Mikrobiologia Wykіad 1

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

StudenciStudentom

MIKROBIOLOGIA

Materiały pomocne w zdaniu

tego wspaniałego ustnego egzaminu

1. część = Wykłady

2. część = przedruk Artykułów

© by C’Hemina i Pe$eT, 2003 r.

pobieżna korekta by Chirek, 2004 r.

Źródło 1: słowo mówione na wykładach w latach 2003 i 2004

(jak się zresztą okazało – niezmienne…)

Źródło 2: krążące wśród braci studenckiej kopie-kopii-kopii-kopii-

kopii…

„artykułów” Profa (jakości i czytelności mizernej – stąd

zdecydowaliśmy się na ich przedruk)

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Mikrobiologia – Wykład 1

„Aby coś wyjaśnić trzeba opowiedzieć historię...” - E. Mayr

–

wstęp – pierdy o regulaminie

–

Panu pomaga potrząsanie mikrofonem w przód i w tył i stwierdzenie: „Proszę Was” często
powtarzane...

–

1/3 ludzi na świecie umiera na choroby wywołane przez drobnoustroje (17 mln ludzi

rocznie)

–

„mikrobiologia” – źródłosłów: mikros – mały, bios – życie, logos – nauka

–

jest to nauka o mikroskopijnych organizmach niewidocznych „gołym” okiem

(pierwotniakach, glonach, grzybach, wirusach, wiroidach, prionach).

Ewolucja bakterii

• bakterie (beztlenowe) pojawiły się na Ziemi ok. 3,8 mld lat temu. Proces eukariotyczny

rozpoczął się ok. 3 mln lat temu, formy eukariotyczne – 2 mln temu, odtąd też istnieją
na Ziemi wirusy.

• Od ok. 5 mln lat bakterie i wirusy inicjują stale mechanizmy odpornościowe, te z kolei

wywołują w mikroorganizmach nowe strategie wirulencji.

Definicje podstawowe

• Drobnoustrój posiadający aktywność chorobotwórczą nazywamy patogenem. Aktywność

chorobotwórcza jest zależna od wirulencji.

Podział organizmów żywych obowiązujący na mikrobiologii:

• bakterie, które tworzą królestwo Bacteria w nadkrólestwie Prokaryota

• grzyby, glony, pierwotniaki które tworzą królestwo Eukaryota

• wirusy, które tworzą królestwo Virales

• wiroidy (Viroides)

• i… priony – czynniki subwirusowe (niekonwencjonalne czynniki chorobotwócze,

samopowiela-jące się zakaźne białka)

Wielkość bakterii i wirusów, historia mikrobiologii

• Ludzkie „nieuzbrojone” oko jest w stanie rozróżnić szczegóły o średnicy do 0,1 mm [na

ekranie z rzutnika „reminiscencja do wakacji” – powiększone ziarenka piasku]. Bakterie są

1000-krotnie mniejsze od ziarenka piasku, posiadają rozmiary rzędu 1-10 mikrometrów
(μm), średnio 1-2 μm, można je obserwować w mikroskopie optycznym pod
powiększeniem 1000 ×

• wirusy są mniejsze, mają 20-100(200) nanometrów (nm) i obserwuje się je jedynie w

mikroskopie elektronowym

• Leeuwenhoek [czyt. lewenhuk – pisownia że tak powiem HGW] – samouk, który zbudował

500 mikroskopów (dających 200-300-krotne powiększenia) i on opublikował pierwsze
rysunki bakterii, jest więc tym, który odkrył bakterie i jest zwany ojcem bakteriologii, ale
dla nas nim nie jest, bo „on patrzył na bakterie jak Guliwer” [niezły tekst, co?], nie umiał

połączyć danych bakterii ze zmianami chorobowymi, on nie zauważył związku między tymi
żyjątkami a patologią człowieka, jedynie umiał je ładnie rysować…

• Remak (bodajże Robert) w 1837 r. opisał drobnoustrój chorobotwórczy Trichophyton

shoenleinii (grzyb wywołujący zakażenie skóry i jej przydatków)

• W 1796 r. Edward Jenner (1749-1823) – lekarz wiejski z Anglii zaobserwował, że mleczarki

[wg Wykładowcy „dójki” vel „dojarki”] bydła nie zarażają się ospą prawdziwą, zarażają się

jednak ospą krowią – tzw. krowianką, która nie jest dla człowieka groźna i objawia się tylko
krostami na dłoniach.
On to 14 V 1796 r. zaprasza do siebie ojca z jedynakiem (James’em, 12-latkiem) oraz

„dójkę” Sarę, której pobiera materiał z takiej krosty i wstrzykuje go chłopcu, który nie
chorował w czasie epidemii ospy. Następnie Jenner na własne ryzyko wstrzyknął chłopcu

materiał zakaźny ospy prawdziwej, a ten przeżył. Pasteur na cześć tych doświadczeń
Jennera wprowadza nazwę wakcynacja [ang. vaccination – szczepienie] od łac. vacca –

krowa. „Edward Janner za 8 pensów na własny koszt opublikował rozprawę o szczepieniach
jako możliwości ochrony przed chorobami (1798 r.)”. [Tak, tak… wiemy, jakie to bardzo

ważne, ale Pan mówi – sługa pisze…]. Początkowo wszyscy go olewali… ale już w 1800 r.
wykonywano obowiązkowe szczepienia przeciw ospie prawdziwej w marynarce brytyjskiej.
Mimo tych zasług Jennera nie przyjęto do Brytyjskiej Akademii Nauk, bo nie znał łaciny… W

1801 r. szczepionka trafiła do Warszawy, później do Poznania… Dzięki tej prostej
szczepionce pozbyliśmy się ospy, ostatnie zachorowanie na ospę prawdziwą odnotowano w

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Somalii w 1977 r., więc w 1980 r. zaniechano szczepień, ale teraz się do tego wraca, bo
wirus ospy mutuje i jest wciągnięty na listę broni biologicznej [„jest więc sposób na

sprawdzenie wieku dziewczyny, gdy ma bliznę po szczepieniu na ospę, to urodziła się przed
’80”]. W laboratoriach w Atlancie i w Moskwie przechowywane są wirusy patogenne dla

człowieka, tam też jest przechowywany wirus ospy prawdziwej.

• 1847 r. – I. Zemmenrweiss (lekarz z Wiednia) wprowadza mycie rąk przed każdym

badaniem ginekologicznym

• Louis (Ludwik) Pasteur (1822-1895) – nie był lekarzem, a prof. chemii, Francuz; w 1864 r.

obala panującą na Sorbonie teorię samorództwa – „życie powstaje z brudu”; w 1885 r.
przeprowadza skuteczne szczepienie przeciw wściekliźnie – leczy Josepha Meissner’a
sproszkowanym rdzeniem kręgowym od zakażonych królików. Ponadto wprowadza pojęcie

wirus i pojęcie wakcynacja [poza tym Pasteur „lubił kolby z łabędzią szyją...”]

• Robert Koch (1843-1910) – lekarz z Niemiec, w 1876 r. odkrył laseczkę wąglika, choroba

występuje głównie u bydła, skąd może się przenosić na człowieka [nazwa wąglik pochodzi
stąd, że krew padłych na tę chorobę zwierząt ma kolor węgla brunatnego]. W 1882 r.

odkrywa prątki gruźlicy – Mycobacterium tuberculosis, w 1884 r. przecinkowca cholery
[przy niskim pH żołądka przecinkowiec ginie, stąd przytaczana na wykładzie „pokazowa

próba” wywołania cholery poprzez wypicie wody skażonej przez Vibrio cholerae nie
zakończyła się zachorowaniem…]. W 1905 r. otrzymuje Nobla za prątki gruźlicy [z
ciekawszych rzeczy o nim z wykładu, to potem ponoć „załamał się nerwowo”, rozwiódł z

żoną i… poślubił 17-latkę!]

• Obaj w/w badacze zauważyli powiązanie między drobnoustrojami a chorobami, czyli

możemy ich uznać za „ojców mikrobiologii”.

Postulaty Kocha [1884 r.]: (podręcznik Virella – str.4 podaje to ździebko inaczej…)

Warunkiem uznania drobnoustroju za czynnik zakaźny jest:
1. jego występowanie we wszystkich przypadkach danej choroby, wg tej zasady określoną

chorobę wywołuje określony czynnik etiologiczny (określony drobnoustrój)

2. wyizolowany z tkanek zmienionych chorobowo drobnoustrój winien być uzyskany in vitro w

postaci czystej hodowli

3. Możliwość spowodowania u zwierzaka tej samej choroby (z tymi samymi objawami), czy tej

samej patologii, jaka występowała w organizmie człowieka, w sytuacji, gdy ów

wyhodowany szczep podamy wrażliwemu/podatnemu zwierzęciu

4. Musi istnieć możliwość ponownego wyizolowania (od zwierzaka) i wyhodowania tego

drobnoustroju in vitro w postaci czystej i on winien być identyczny z tym wyizolowanym
wcześniej od człowieka

Koch się posunął dalej i twierdził, że „1 bakteria=1 choroba=1 lek”, wiemy dziś, że to bzdura…
Obecnie znamy ok. 15-20 tys. gatunków bakterii, z czego patogennych jest ok. 200-500
gatunków

Dzieje najnowsze
1977 r. - wirus Ebola wyizolowany w Zairze, Sudanie wywołujący gorączkę krwotoczną

1983 r. - wirus HIV (przeniesiony z małpy zielonej w wyniku „różnych” doświadczeń)
1989 r. - wirus C wątroby (HCV)

1986 r. - wirus Herpes
1993 r. - SNV (bezimienny)

1994 r. - wirus SBV
1997 r. - nagroda Nobla za badania nad prionami (Stanley B. Prusiner, on też nadał nazwę
„priony”)

2002 r. - słynna epidemia SARS

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Mikrobiologia – Wykład 2 - Ogólna budowa bakterii

Królestwo bakterii to 936 rodzajów, w których wyróżniamy 15-20 tys. gatunków bakterii, z

tego 300-500 jest potencjalnie chorobotwórcze.
Komórkę bakteryjną – a więc komórkę Prokaryota cechuje miniaturyzacja i uproszczenie

budowy. Masa suchej komórki bakteryjnej to 0,25 pg – a więc 10 tys. razy mniej niż komórki
Eukaryota.

Morfologicznie wyróżnia się 3 podstawowe kształty bakterii:

1. okrągły/elipsoidalny – ziarniaki
2. cylindryczny – pałeczka, laseczka

3. spiralny – przecinkowce, śrubowce, krętki

Bakterie są związane ze swoim lokalnym środowiskiem. Nawet jeśli posiadają one aparat

ruchu, to przemieszczają się na niewielkie odległości.
Kształt bakterii zoptymalizowany jest pod kątem stosunku powierzchni do objętości. Dla

komórki bakteryjnej najkorzystniej jest, gdy ma ona możliwie dużą powierzchnię przy danej
objętości. Dla większości komórek Eukaryota stosunek ten jest mniejszy od jedności – a więc

p/v<1 [p – powierzchnia, v – objętość], natomiast w wypadku bakterii zawsze p/v>1. Taki
stosunek wynika z faktu, że bakteria odżywia się, oddycha i mnoży z udziałem błony – tak więc
by spełniła ona wszystkie te funkcje musi posiadać dużą powierzchnię. Im wyższy więc

stosunek p/v, tym lepsze przystosowanie bakterii.

Dla poszczególnych form morfologicznych bakterii stosunek ten przedstawia się inaczej:

1. Ziarniaki /coccus/ – p/v = od 5 do 6 (średnio ok. 5,8); średnica ich wynosi od 0,75 do 2

μm. Mogą one tworzyć kolonie różnych rodzajów:

• Dwoinki /gonococcus/ – dwa ziarniaki obok siebie

• Gronkowce /staphylococcus/ – ziarniaki układają się w grona

• Paciorkowce /streptococcus/ – układają się w sznur korali

2. Formy cylindryczne – p/v = ok. 10; długość wynosi 0,4-8 μm; wyróżniamy tu dwa typy

budowy:

a. pałeczka – stosunek długość:przekrój (szerokość) = 2:1, ale są też z mniejszym

stosunkiem – np. Haemphilus influenzae (jest tzw. ziarniakopałeczką, bo jest

bardzo krótka)

b. laseczka – długość:przekrój = 3:1 ... 5:1

Pałeczki nie tworzą form przetrwanych (z 1 wyjątkiem), większość laseczek tworzy
przetrwalniki (endospory), z reguły położone centalnie. Pałeczki posiadają aparat ruchu

3. Formy spiralne – p/v to ok. od 16 do 20 ⇒ są to formy najlepiej zaadoptowane do

warunków zewn. Ich wielkość waha się w granicach 1-15 μm (zwykle 8-10 μm).

Wyróżnia się tu następujące formy morfologiczne:

a. przecinkowce /vibrio/ – przypominają przecinek

b. śrubowce /spirillum/ – przypominają literę S (na ogół nie są chorobotwórcze)
c. krętki /spirochette/ – dług. 5-15 μm, przypominają sprężynę, ich ściana jest

giętka, słabo się barwią, są Gram–. W wypadku krętka kiły [EGZAMIN] – skok
„spirali” wynosi 1 mikrometr (1 μm) – więc po ilości zwojów można oszacować
wielkość bakterii.

Generalnie krętki posiadają regularną, stałą ilość tępo zakończonych zwojów, np.
krętek blady posiada ich 10, położonych w równych odstępach. No ale zawsze są

wyjątki… Leptospira interrogans będącym pasożytem m.in. szczurów wodnych
posiada nieregularną liczbę zwojów. Powoduje on u ludzi chorobę Weila (żółtaczkę

krętkową). Prowadzi ona do zaburzeń czynności nerek i wątroby, krwotoków
wewnętrznych, zapalenia opon mózgowych, wstrząsu. Na całe szczęście już nie

przenosi się między ludźmi. Ale dużo pacjentów z krętkowicą umiera.

Budowa ogólna komórki bakteryjnej
Należy pamiętać, że komórka bakteryjna nie posiada szeregu organelli, które posiada komórka

eukariotyczna – np. mitochondriów, jądra komórkowego, siateczki śródplazmatycznej,
lizosomów, aparatu Golgiego.

Aparat ruchu

• niektóre bakterie posiadają rzęski

• rzęski zbudowane z białka flageliny, która jest antygenem (antygen H)

wykorzystywanym w diagnostyce serologicznej

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

• rzęski mają średnicę od 12-20 nm

• są one umocowane na haczykowatym ciałku podstawnym zlokalizowanym w błonie

komórkowej

• wykonują ruchy obrotowe z prędkością 10-80 μm/sek. („jak śmigło w samolocie”)

• bakterie wykonując ruch obrotowy rzęskami w kierunku przeciwnym do wskazówek

zegara poruszają się w przód, natomiast obracając się zgodnie z wskazówkami zegara

doprowadzają do „przekoziołkowania” bakterii umożliwiając ruch do tyłu i zmianę
kierunku ruchu

• ze względu na ilość i położenie rzęsek wyróżnia się:

a. bakterie monotrychalne = jednorzęse, np. przecinkowiec chordus
b. bakterie lofotrychalne = czuborzęse – kilka rzęsek wychodzi z jednego miejsca np.

Pseudosomonas, Helicobacter

c. bakterie perytrychalne = (w)okołorzęse – posiadają rzęski na całej powierzchni np.

Proteus

Uwaga: U bakterii można też zaobserwować tzw. ruchy Browna (czyt. Brauna), które nie są

związane z aparatem ruchu tylko z ruchami otaczającego je środowiska np. molekuł wody.
Fimbrie (czyli tzw. pilusy, od łac. pili – fimbrie)

• są to białkowe nici pokrywające powierzchnię Gram–

• są ok. 5 × krótsze od rzęsek, ich średnica – 0,5-12 nm, długość 0,5-1 mikrometra

• dzielimy je na zwykłe (pospolite) i płciowe (tzw. F)

• pierwsze odgrywają rolę w przyleganiu bakterii do powierzchni błon śluzowych, drugie

biorą udział w koniugacji (czyli „akcie seksualnym bakterii”)

• mówiąc „pilus” mamy na myśli z reguły fimbrię płciową

Nukleoid

• jest to chromosom bakteryjny

• zajmuje ok. ½ objętości komórki

• jest nieobłoniony i występuje w ilości 1 szt./bakterię (stąd nazwa „monochromosom”) ⇒

bakterie są 1n (wyjątek: 2 „chromosomy” bakteryjne występują u Brucella melitensis i
Vibrio cholerae)

• całkowita długość bakteryjnego DNA przewyższa 1000-krotnie rozmiary bakterii

sięgając długości 1 mm, natomiast po upakowaniu długość nuklidu w komórce sięga
100-200 nm

• DNA zawarty w nuklidzie określa się jako ccc-dsDNA – czyli Circular Covalently Closed

Double Stranded DNA – a więc kolisty, kowalencyjnie zamknięty dwuniciowy DNA

• upakowanie DNA w komórce odbywa się na następujących poziomach:

1. superskręcenie

2. formy napięte
3. struktura stabilizowana przez białko histonopodobne HV – do którego

przyłącza się 12-80 pętli DNA tworzących domeny chromosomalne.

RNA

1 2

• za odpowiednie ustawienie zwojów odpowiada enzym topoizomeraza II – zwana gyrazą,

która wytwarza odpowiednie skręty dające w/w formy

• za upakowanie DNA odpowiada też topoizomeraza IV

• należy pamiętać, że istnieją pewne wyjątki od tej reguły – mianowicie w pewnym krętku

stwierdzamy chromosom liniowy, natomiast przecinkowiec cholery posiada dwa

chromosomy.

• ponadto w wielu bakteriach oprócz nukleosomu występują plazmidy – mniejsze,

również kuliste cząsteczki DNA, które mogą zawierać geny odporności na antybiotyki,

ponadto mogą one być wymieniane pomiędzy różnymi osobnikami.

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Rybosomy

• występują w ilości ok. 10 tys./bakterię

• służą do produkcji białek

• rybosom bakteryjny to rybosom 70S złożony z podjednostki dużej i małej –

odpowiednio 50S i 30S [gwoli przypomnienia: Eukaryota – 80S=60S+40S], [S –

jednostka Svedberga]

• Duża podjednostka (50S) składa się z 23S, 5S rRNA i 34 białek [Eukaryota: 5S; 28S;

5,8S rRNA + 49 białek]

• mała podjednostka (30S) składa się z 16S rRNA oraz 21 białek [Eukaryota: 18S rRNA +

33 białka]

• Rybosomy bakteryjne mogą tworzyć struktury polisomów, ale bakterie nie posiadają

rybosomów związanych z siateczką śródplazmatyczną, bo w ogóle nie mają siateczki

Błona komórkowa

• bakterie posiadają błonę komórkową o planie budowy zbliżonym do błony komórkowej

komórek eukaryotycznych – jest to dwupokład fosfolipidowy o szerokości 7-8 nm

• błona komórkowa bakterii nie zawiera steroli, za wyjątkiem klasy Mollicutes, które

wprawdzie posiadają sterole w błonie komórkowej, zalicza się tu też Mycoplasma, ale te

nie mają jednak ściany komórkowej.

• pewne bakterie zawierają hopanoidy – zbliżone do steroli (ponieważ nie lubię biochemii

– więc tego nie sprawdzam)

• 30% suchej masy błony stanowią fosfolipidy

• 70% suchej masy błony stanowią białka o rozmaitych funkcjach – są to enzymy, białka

transportowe etc. Należy pamiętać, że w obrębie błony wyróżnia się białka peryferyjne

(luźno z nią związane i położone powierzchownie) i integralnie (silnie związane z błoną,

z reguły przebijają one błonę na wylot)

• zadanie błony – fizyczna i metaboliczna bariera i selektywna przepuszczalność

• jest narządem pobierania pokarmu i wydalania zbędnych produktów metabolizmu

Ściana komórkowa
• ściana komórkowa występuje we wszystkich bakteriach poza Mollicutes/Mycoplasma

• jest to twór unikalny, tworzący makromolekułę na zewnątrz komórki

• stanowi ochronę przed czynnikami fizycznymi działającymi z zewnątrz oraz przed

ciśnieniem komórki działającym od wewnątrz i wynoszącym 5-30 atmosfer. Ponadto

określa ona kształt komórki

• jej podstawowym elementem budulcowym jest peptydoglikan zwany mureiną

• peptydoglikan jest zbudowany z długich łańcuchów cukrowych składających się z

powtarzających się monomerów połączonych wiązaniami 1,4-β-N-glikozydowymi

• monomerem jest 3 składnikowy kompleks: kwas N-acetylomuraminowy (na rys. NAM), N-

acety-loglukozoamina (na rys. NAG) [też połączone wiązaniem 1,4-β-N-glikozydowym] oraz

dołączony do grupy kwasowej kwasu N-acetylomuraminowego tetrapeptyd

• tetrapeptydy składają się głównie z L-aminokwasów, ale występują w nich również D-

aminokwasy (D-Ala, D-Glu), które nie są obecne w komórce Eukaryota. Dzięki temu są

odporne na proteolizę

• tetrapeptydy jednego łańcucha mogą łączyć się z tetrapeptydami innego łańcucha dając

poprzeczne (krzyżowe) wiązania, co tworzy tzw. usieciowanie

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

• wyróżnia się dwie zasadnicze grupy bakterii różniące się budową ściany. Różnice te widać

wyraźnie w barwieniu metodą duńskiego lekarza-bakteriologa Christiana Grama – w

związku z tym te rodzaje bakterii określa się jako bakterie Gram „+” i Gram „–”

Ściana bakterii Gram dodatnich

• ich ściana ma grubość 20-50 nm

• peptydoglikan (jej podstawowy składnik) tworzy pokład składający się z 20-80 warstw

• usieciowanie (polegające na wytworzeniu wiązań krzyżowych między łańcuchami

peptydoglika-nu) ma miejsce w 100% tetrapeptydów

• w tą siatkę peptydoglikanu wplecione są polimery kw. tejchojowego

Ściana bakterii Gram ujemnych
• ich ściana ma grubość 10-20 nm

• mimo mniejszej grubości niż w bakteriach Gram+ jej budowa jest bardziej skomplikowana

• peptydoglikan występuje tu tylko w 1-3 pokładach (warstwach), cechuje go słabe

usieciowanie – w ok. 20-30%; nie ma kw. tejchojowego

• nad peptydoglikanem znajduje się „błona zewnętrzna” (outer membrane) – dwupokład

liposacharydowy o grubości 7,5 nm, stanowiący „pieczęć” określonego rodzaju bakterii –

wykrywa się ją jako antygen „O” [o jak Ola]

• tym antygenem błony zewnętrznej jest liposacharyd (LPS) zbudowany jest: z lipidu A,

rdzenia polisacharydowego, a także wystających na zewnątrz polisacharydów tworzących

antygen

• pomiędzy błoną zewnętrzną a właściwą błoną komórkową znajduje się przestrzeń

periplazmatyczna (periplazma), grubości ok. 15 nm, zawierająca białka (np. lipoproteiny),

w tej przestrzeni leży peptydoglikan

• tak więc ograniczenie prokariotycznej komórki Gram– (idąc od środka komórki na

zewnątrz) składa się z następujących części:

1. błona komórkowa [dwupokład lipidowy]

2. przestrzeń periplazmatyczna z peptydoglikanem

3. błona zewnętrzna z LPS’em [lipopolisacharydem]

[Ja jadę wg NMS i wykładu, Zaremba podaje inaczej, ale ona jest z Białegostoku – miasto w

prawdzie ładne - zwł. pałac Branickich, polecam – ale na mikrobach to się chyba nie znają]
• pomimo, że błona tych bakterii jest cienka, posiada dobre właściwości ochronne. Cechuje ją

też wysoka zawartość białek enzymatycznych będących silnymi antygenami. Dodatkowo

enzymy ściany komórkowej bakterii Gram– mogą rozkładać wiele antybiotyków.

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Mikrobiologia – Wykład 3

Pierwsze chwile wykładu zostały poświęcone (jakże ważnej dla każdego śmiertelnika)

systematyce…

Systematyka:

Królestwo – Bacteria

Gromada

–

Proteobacteria

Klasa – Alpha Proteobacteria [α-Proteobacteria]

Rodzina – Rickettsiaceae, Bartonellaceae, Brucellaceae

Klasa – Beta Proteobacteria [β-Proteobacteria]

Rodzina – Alcaligennaceae (Bordatella), Neisseriaceae, Spirillaceae

Klasa – Gamma Proteobacteria [γ-Proteobacteria]

Rodzina – Francisellaceae, Legionellaceae, Coxiellaceae, Pseudomonocellaceae,

Enterobacteriaceae, Moraxellaceae, Vibrionaceae, Pasteurellaceae

Klasa – Epsilon Proteobacteria [ε-Proteobacteria]

Rodzina

–

Campylobacteraceae,

Helicobacterraceae

Gromada

–

Firmicutes

Klasa – Clostridia

Rodzina – Clostridiaceae

Klasa – Mollicutes [wyjątek nie posiadający ściany komórkowej]

Rodzina – Mycoplasmataceae

Klasa – Bacilli

Rodzina – Bacillaceae, Listeriaceae, Staphylococcaceae, Lactobacillaceae,

Enterococ-caceae, Streptococcaceae

Gromada

–

Actinobacteria

Rodzina – Actinomycelaceae, Corynebactericeae, Mycobacteriaceae, Nocardiaceae

Gromada

–

Chlamydiae

Rząd – Chlamydiales

Rodzina – Chlamydiaceae

Gromada

–

Spirochaetes

Rząd – Spirochaeteles

Gromada

–

Bacterioidetes

Rząd – Bacteroidales

[Ufffff… powyższy fantastyczny podział bakterii sponsorowany jest przez Szpital Psychiatryczny

w Gnieźnie]

Ten podział jest oparty na cechach fenotypowych bakterii – odnosi się do wyniku barwienia

met. Grama.
W klasie delta Proteobacteria [δ-Proteobacteria] nie ma drobnoustrojów patogennych dla

człowieka, dlatego została pominięta. Proteobacterie należą do Gram–, a Firmicutes do Gram+.

Pierwsza systematyka opierała się właśnie na barwieniu metodą Grama. (Christian Gram

wprowadził swoje barwienie w 1884 r. czyli w tym samym czasie co R. Koch pokazuje prątka

gruźlicy)

Międzynarodowy Kod Nomenklaturowy Bakterii oprócz cech fenotypowych uwzględnia cechy

genetyczne.

Dla zrozumienia podziałów systematycznych wprowadźmy parę pojęć:
Kolonie

– jest to zbiór komórek drobnoustroju wyrastających na podłożu stałym i widocznych

gołym okiem.

Gatunek

– (łac. species) jest to podstawowa jednostka taksonomiczna, populacja bakteryjna

wykazująca wysoki stopień podobieństwa fenotypowego i genotypowego [stopień

homologii DNA powyżej 70%]. Gatunki złożone są z szeregu różnych szczepów.

Tworzą one rodzaje i wchodzą w skład rodzin, tworzących z kolei rzędy

Szczep

– typowy przedstawiciel danego gatunku

Kilka cech ułatwiających poruszanie się w nomenklaturze:

• Tak gwoli przypomnienia – językiem obowiązującym w systematyce jest łacina…

• Rodziny posiadają więc końcówkę „-aceae”

• Rzędy posiadają końcówkę „-ales”.

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

• System nazewnictwa jest binominalny, tzn. że zawsze operujemy nazwą rodzajową

(wyróżnionej zawsze dużą literą) i gatunkową (pisaną z małej litery), np. Salmonella

typhi

Barwienie metodą Grama

Metoda barwienia jest już zapewne wszystkim znana, ale dla przypomnienia:

1. Zalewamy fioletem gencjany na 1-2 min., zlewamy

2. Przemywamy wodą

3. Zalewamy płynem Lugola (roztwór jodu w jodku potasu) na 0,5-1 min., zlewamy

4. Ponownie przemywamy wodą

5. Zalewamy 1 raz alkoholem [perfekcyjny denaturat Polmos Zielona Góra] na 1-3 min.,

zlewamy

6. Przemywamy wodą [wersja druga = pkt. 5 i 6 powtórzyć 2 lub 3 razy, przy czym alkohol –

na 30 sek. ⇒ alkohol → H

O → alkohol → H

7. Zalewamy fuksyną 0,5-1 min., zlewamy

8. Przemywamy wodą

9. Suszymy

Zamiast płynu Lugola można używać trichloroetylenu platyny – ma on lepszą gęstość

elektronową i po barwieniu nim preparaty można oglądać pod mikroskopem elektronowym,

jednak ma małą wadę – jest drogi…

Funkcje elementów:
• Fiolet gencjany barwi wnętrze bakterii

• Płyn Lugola wzmacnia ten efekt powoduje powstawanie agregatów chlor-jod

• Alkohol powoduje rozpuszczenie błon cytoplazmatycznych. W przypadku, gdy ściany

komórkowe zawierają dużo warstw peptydoglikanu, który nie dopuszcza do wypłukania

agregatów znajdujących się wewnątrz [chroni on komórkę przed działalnością alkoholu].

• Fuksyna barwi te bakterie, z których został wypłukany fiolet gencjany.

Rozmnażanie się bakterii

Motto: „Siłą bakterii jest ich nieśmiertelność!!!”, ale oczywiście gdy mają wystarczający dostęp

do substancji odżywczych (do metabolitów potrzebnych do oddychania i odżywiania). Bakterie

rozmnażają się przez podział poprzeczny, przy czym najpierw dzieli się genofor. Podziały

bakteryjne odbywają się w większości przypadków co 15-20 min. Istnieją jednak również

bakterie tzw. wolnonamnażające się, których podziały następują co 48h. Prątek gruźlicy dzieli

się raz na 18h, Legionella – raz na 32-34h, zaś krętki – co 24h.

Wzrost populacji bakterii możemy podzielić na kilka faz (pomijając „procesy starzenia”):

1. Faza adaptacyjna do podłoża, stanowi fazę zahamowanego wzrostu (ok. 20 min., liczba

bakterii nie ulega zmianie – stała)

2. Faza logarytmicznego/intensywnego wzrostu, w niej następuje gwałtowny przyrost

wielkości populacji, do momentu, w którym następuje równowaga między ilością bakterii a

ilością substancji odżywczych

3. Faza stacjonarna, w której ilość powstających w wyniku podziału bakterii jest równa ilości

umierających (trwa kilka godzin), bo w podłożu zaczyna już brakować substancji

odżywczych.

4. Faza wymierania, w której to na pożywce znajduje się już zdecydowanie za mało pokarmu,

dlatego nie może nastąpić dalszy wzrost.

[wszystko podpisane na rewelacyjnym schemacie poniżej]

Rys. Krzywa wzrostu bakterii na danym podłożu

czas

Log[bact]

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Metabolizm komórki bakteryjnej

–

jest to całokształt przemian w komórce

–

obejmuje procesy anaboliczne i kataboliczne oraz określa zdolność bakterii do namnażania

Ciekawostki:

–

1 komórka bakteryjna zużywa 1-10 fentograma ATP

–

1 komórka grzyba zużywa 100 fg ATP

–

1 komórka somatyczna ciała człowieka – 1000 fg ATP

Można to wykorzystać do diagnostyki – metody bioluminescencyjne pozwalają stwierdzić fakt

rozpadu ATP (os poziomu 2 fg), pozwala nam to stwierdzić, że bakterie są, ale nie można

określić jakie. Badanie jest o tyle extra, że trwa koło 5 sekund

Impedymetria

– jest to metoda wykrywania zjonizowanych form bakteryjnych; wykorzystuje

wzrost bakterii na pożywce, powodujący rozpad substancji odżywczych.

Występują wtedy zmiany w tym podłożu.

Pozyskiwanie energii:

Przejdźmy na „górne loty” – czyli wyższą pierdolencję:

W procesie oddychania powstaje „centralna molekuła energetyczna, którą jest ATP” [chyba

rzygnę]. Aby zsyntezować 1 g bakterii – zużywane jest 36 mmoli ATP, z tego po 20 mmoli

przeznaczone jest na syntezę białek.

Przy rozpadzie ATP do ADP uwalniane jest 31,4 kJ energii z 1 cząsteczki.

Bakterie wykorzystują energię do podziałów, do syntezy oraz do wypełniania aktywności

chorobotwórczej. Występuje wobec tego konieczność stałego dopływu składników odżywczych

Energia:
• z ATP

• ze światła słonecznego – fototrofy

• ze związków nieorganicznych – litotrofy [bakterie te żrą skały i grupa ta nie stanowi

patogenów człowieka]

• ze związków organicznych – chemoorganotrofy

Składniki odżywcze:

• Bakterie samożywne – autotrofy

• Bakterie cudzożywne – heterotrofy; dzielimy je na prototrofy [wymagają jednego typu zw.

org.] oraz na auksotrofy [wymagają dodatkowych substancji odżywczych]

Do dodatkowych czynników wzrostowych zaliczamy:
• Czynnik X , V – dla bakterii H. influenzae [cz. X = protoporfiryna IX (lub hemina), cz.

V = NAD]

• Czynnik X – dla H. ducrei, H. parainfluenzae

• Sterole – dla Mycoplasma

• Tryptofan – dla S. typhi

• Kw. nikotynowy – dla Proteus

• Cysteina – dla Streptokoków

• Nikiel i Kobalt – dla H. pylori

• Cysteina i sole żelaza – dla Legionella

• Witamina K i B-kompleks – dla beztlenowców

• CO

– bakterie kaprofilne (wymagają zwiększonego dostępu CO

, np. Haemophilus,

Brucella, Neisseria)

Znajomość czynników dodatkowych jest wykorzystywana do identyfikacji.
Oddychanie bakterii:

Polega na odłączaniu elektronów od jednego związku i przerzucaniu go ich na inny związek.

Ze względu na typ oddychania bakterie dzielimy na:

1. Tlenowe – najwydajniejsze energetycznie – 38 cząst. ATP/1 cząst. glukozy (przerzucają

elektrony na tlen)

2. Beztlenowe – ok. 24 cząst. ATP

3. Fermentacyjne [i te najbardziej lubi Pe$eT] – od 2 do 2,5 cząst. ATP/1 cząst. glukozy

4. Oddychające endogennie, czyli takie, które w stanach zagrożenia (warunkach „głodowych”)

poświęcają swoje składniki strukturalne

Ad. 1.

W wyniku „przerzucania” elektronów na tlen, powstaje toksyczny rodnik tlenu, który działa w
ułamkach sekundy. O

+ 2 e

–

→ O

–

Bakterie te posiadają dwa układy rozkładające toksyczny rodnik tlenu

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

–

dysmutazę ponadtlenkową

[SOD]: 2 O

– •

+ H

→ H

+ O

[w tej reakcji są dwa

anionorodniki ponadtlenkowe – jeden z nich jest reduktorem, a

drugi utleniaczem]

–

katalazę: 2 H

→ 2 H

O + O

Uwaga: Bakterie aerotolerancyjne posiadają zdolność do detoksykacji rodników za pomocą

dysmutazy ponadtlenkowej, nie posiadają natomiast katalazy w odróżnieniu od pozostałych

bakterii tlenowych.

Istnieją bezwzględne bakterie tlenowe – wymagają do wzrostu O

atmosferycznego, rosną więc

wyłącznie powierzchniowo, niektóre z nich to patogenny, np. kultowe prątki gruźlicy, czy

maczugowiec błonicy

Z kolei bakterie mikroaerofilne potrzebują do 5% tlenu, ponieważ stanowi on „terminalny

akceptor” elektronów, np. Helicobacter pylori

Ad. 2.

W oddychaniu beztlenowym akceptorem elektronów są związki inne niż O

(np. azotany,

siarczany, itp.)

Bakterie w tej grupie dzielimy dalej na względne i bezwzględne beztlenowce

Względne obejmują większość patogenów, bakterie te mogą wzrastać i żyć w warunkach

tlenowych i beztlenowych, ale korzystają głównie z procesów fermentacji, w razie potrzeby

mogą zmieniać typ metabolizmu – są bardzo uniwersalne

Bezwzględne dzielimy dalej na:

• Ścisłe – rosną z dala od tlenu – toksyczne jest dla nich stężenie 0,5-1% tlenu, np.

Clostridium

• Umiarkowane [4% O

działa toksycznie], np. Bacteriodes

Tlen jest dla nich toksyczny dlatego, gdyż nie zawierają układów rozkładających wolne rodniki

tlenowe.

Ad. 3.

− procesy fermentacji dostarczają 2,5 ATP, a cykl Krebsa – 38 ATP

− fermentacja jest to proces oddychania beztlenowego

− brak jest dodatkowego akceptora elektronów (w przeciwieństwie do oddychania!)

− jeden substrat ulega redukcji – drogi utlenieniu

− w zależności od produktu końcowego wyróżniamy różne typy fermentacji

a) fermentacja Clostridium – prowadzi do powstania kw. masłowego, butarolu, acetonu i

b) fermentacja Enterobacteriaceae – etanol, kw. mlekowy, kw. bursztynowy, octowy, CO

c) fermentacja Escherichia i Salmonella – etanol, kw. mlekowy, kw. sukcynowy.

„ponadtlekową” a nie „nadtlenkową” – ona rozkłada ponadtlenki, a nie nadtlenki!

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Mikrobiologia – Wykład 4 – Genetyka komórki bakteryjnej

Do lat 40. XX wieku uważano, że bakterie nie mają żadnych genów, odbierano je statycznie,

natomiast w latach 1943-46 udowodniono, że jednak posiadają geny i replikują DNA

Cytacik: „Ach te bakterie… ta niezwykła plastyczność, ta niezwykła zdolność przystosowania się

do zmiennych warunków środowiska, ta narastająca perfidia, jest (proszę Was) uwarunkowana

czynnikami genetycznymi…”

Całość informacji genetycznej zawartej w komórce bakteryjnej zwiemy genomem (dalej

nastąpiła szybka powtórka wykładu o budowie bakt.: nukleoid=monochromosom, typ DNA itp.

itd.)
GENOTYP BAKTERII

Genotyp

– jest to zestaw genów, jakimi dysponuje komórka – są to przede wszystkim geny

znajdujące się na chromosomie bakteryjnym, ale również na plazmidach i transpozonach.

1. Chromosom bakterii
• Składa się zwykle z jednej kolistej cząsteczki ccc-dsDNA [p. wykład o budowie bakterii]

• Posiada różną ilość genów – najmniej jest ich 517 [p. poniżej] – z taką liczbą genów

bakteria prawidłowo namnaża się i wykazuje nawet aktywność chorobotwórczą:

Mycoplasma genitalium

(najmniesze bakterie) – 517 genów

E. coli

– tj. „modelowa bakteria” ma zidentyfikowanych dotychczas >3100 genów,

ocenia się, że bakteria ta ma ich ok. 4200

Y. pestis

(ta od dżumy) – 4012 genów (Mistrzyni – brawa dla niej! Ona ma wg

badań największą liczbę genów, stąd jest cytujemy: „szczególnie perfidna” ze

względu na duże możliwości chorobotwórcze i szczególnie dużą zakaźność)

H. influenzae

– ma zidentyfikowanych 1015 genów

B. burgdorferi

– 900 genów

W skład genomu, prócz monochromosomu (nukleoidu), wchodzą pozachromosomowe

cząsteczki DNA, są to przede wszystkim plazmidy…
2. Pozachromosomalny DNA = plazmidy
• są to cząsteczki koliste, 2-niciowego DNA, kowalencyjnie zamkniętego, zawierające

standardowo mniej niż 30 genów (choć mogą mieć ich nawet >100); rzadziej spotyka się

cząsteczki jednoniciowe, względnie linearne

• mają one zdolność do autonomicznej replikacji

• szczególnie istotne z punktu widzenia klinicysty są plazmidy wirulencji, odpowiadające za

chorobotwórczość danego drobnoustroju:

• przykładem może być plazmid Ent – odpowiedzialny za produkcję enterotoksyny przez

normalnie niegroźną E. Coli

• bardzo ważne są również plazmidy R [resistance] kodujące lekoooporność – odpowiadają

one za oporność bakterii na antybiotyki

chemioterapeutyki. Posiadają one dwie

wyróżnialne komponenty:

RTF – jednostkę przenoszącą [Resistance Transfer Factor]

RD (R-det) – kodującą enzymy oporności na antybiotyki, które mogą np.

unieczynniać dany antybiotyk, czy też powodować jego aktywne usuwanie z komórki

bakteryjnej, czy też zmieniać miejsce działania antybiotyku

• plazmidy R są szczególnie niebezpieczne, bowiem mogą kodować odporność na szereg

antybiotyków, ponadto są plazmidami koniugacyjnymi, tzn. mogą być wymieniane

pomiędzy różnymi bakteriami, a nawet jednostkami taksonomicznymi bakterii, uzyskanie
takich plazmidów przez bakterie powoduje, że stają się one wszędobylskie (⇒ nazwa:

plazmidy R = plazmidy wszędobylskie, geny R-det = geny wszędobylskie)

3. Transpozony
• odpowiadają za transpozycję – są to ruchome elementy DNA, kodujące tzw. „geny

skaczące”.

• występują jedynie u niektórych gatunków bakterii

Operon i regulon

• operon – to zespół genów określonego szlaku metabolicznego podlegający wspólnemu

mechanizmowi kontroli przez sekwencję DNA zwaną operatorem

• regulon – to zespół 2 lub więcej operonów podlegających wspólnej regulacji – a więc

posiadających wspólny operator.

REPLIKACJA DNA U BAKTERII

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

• tj. namnożenie, podwojenie DNA bakterii po to, by się mogły poprzecznie podzielić (w

warunkach sprzyjających: 1 podział/15-20 min.)

• replikacja DNA u bakterii ma charakter semikonserwatywny i zachodzi w stałym,

niezależnym od częstości podziałów tempie

• polega na syntezie nowych nici DNA na matrycy znajdującej się w komórce

• ponieważ chromosom bakterii jest zamkniętą pętlą – wymaga otwarcia dla replikacji.

Odpowiada za to enzym helikaza. Rozpoznaje ona jedno specyficzne miejsce w

chromosomie – miejsce OriC

• w punkcie OriC tworzą się widełki replikacyjne i zaczyna się replikacja materiału

genetycznego [tylko w tym jednym miejscu]. Powstają widełki replikacyjne oraz nici
potomne, antyrównoległe do nici pierwotnej, powstające w kierunku 5’ → 3’

• za replikację DNA odpowiada polimeraza DNA III, budująca nową nić DNA na matrycy nici

rodzicielskiej (szablonowej) zgodnie z „zasadą komplementarności zasad azotowych: A=T,
C≡G”. Do rozpoczęcia swej pracy wymaga ona wolnej grupy 3′–OH, która znajduje się na

10-nukleotydowym starterze – cząsteczce RNA zsyntezowanej przez enzym prymazę, który

też nie jest taki samodzielny, bo wymaga grupy białek starterowych

• ze względu na dwuniciowość cząsteczki DNA powstają 2 nici potomne

1. nić wiodąca (powstająca komplementarnie do nici 3’ → 5’) – jest syntezowana w sposób

ciągły

2. nić opóźniona (powstająca komplementarnie do nici 5’ → 3’) – wymaga ciągłej

reinicjacji, bo jest syntezowana w odwrotnym kierunku – „ścieg wsteczny” – jej synteza

odbywa się w tzw. „fragmentach Okazaki” (1000-nukleotydowych fragmentach DNA

porozdzielanych RNA-starterami). Taka synteza wymaga prymosomu – kompleksu

DNA-enzymy, odpowiadającego wielokrotną inicjację i za syntezę fragmentów Okazaki.

Ponadto do syntezy tej nici wymagane są:

• nukleaza – umożliwiająca lizę (rozcięcie) kompleksów nić potomna(DNA)-

starter(RNA)

• polimeraza I DNA – uzupełnia miejsca po usuniętym starterze

• ligaza DNA – łączy DNA zsyntezowany przez polimerazy III oraz I

Tak więc do cech charakterystycznych replikacji DNA u bakterii (w odróżnieniu od Eukaryota)

zaliczyć należy:

1. posiadają jeden punkt inicjacji replikacji DNA – OriC (u Eukaryota – wiele)

2. obie nici są syntezowane przez polimerazę III
3. w replikacji DNA nie uczestniczą telomerazy [co ma miejsce w komórkach Eukaryota] ⇒

komórki bakteryjne się nie starzeją

Chwila ciszy… „Myślę, że Państwo sobie to przemyślicie i wszystko powinno być jasne…”

Doświadczenie Griffitha

• Jest to doświadczenie z 1928 roku, wykonane w czasie epidemii płatowego zapalenia płuc w

Anglii (czynnik etiologiczny – Streptococcus pneumoniae, należący do α-hemolizujących

paciorkowców)

• za chorobę tę odpowiada bakteria Streptococcus pneumoniae. Odpowiada ona również za

zapalenie opon mózgowo–rdzeniowych u dzieci w wieku do lat 5 oraz zapalenie zatok i ucha

środkowego. Rozwój zakażenia przebiega bardzo gwałtownie przy braku śledziony.

Dochodzi do posocznicy, a w jej wyniku do zgonu. W obrębie tego gatunku stwierdza się

występowanie otoczki o 90 odmianach serologicznych. Jeśli otoczka nie posiada cukru C,

wówczas nie typuje się jej według Barbary Lanzefield. Bakterie te wykazują wrażliwość na

optochinę (strefa zahamowania wokół krążka z optochiną ≥ 12 mm).

• Tylko szczepy posiadające otoczkę polisacharydową są chorobotwórcze i zwie się je

szczepami „S” – gładkimi, w odróżnieniu od niechorobotwórczych, pozbawionych osłonki

szczepów szorstkich „R”

• Bakterie te, które zaobserwował Griffith mogą wytwarzać szczep otoczkowy (jako jedyne w

grupie α-hemolizujących), wirulentny powodujący zapalenie płuc, jednakże te same

bakterie posiadają zdolność do wytwarzania szczepu bezotoczkowego

• Zrobił on szereg testów:

1. wszczepił (wstrzyknął) myszom szczep otoczkowy (szczep S), no i one padły, ale „to

niczego nie dowodzi…”

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

2. wszczepił szczep bezotoczkowy (szczep R), który nie wywołuje choroby, no i podanie

tego szczepu myszom nie dało objawów – fakt ten stanowił więc dowód, że w

przypadku tego gatunku o wirulencji decyduje budowa otoczki

3. dalej Griffith podał myszom zabite w wysokiej temp. szczepy otoczkowe, no i myszy

przeżyły – oznaczało to, że zdolność wirulencji posiadają jedynie bakterie żywe

4. potem wszczepił mieszankę zabitych otoczkowych i żywych bezotoczkowych i ku jego

zaskoczeniu Griffitha myszy zdechły, a przecież w obu powyższych próbach bakterie te

samodzielnie nie wywołały choroby, wyhodował więc te bakterie z martwych myszek i

okazało się, że są one żywe i otoczkowe, a przecież żywe wszczepił bezotoczkowe…

Griffith nazwał ten proces zjawiskiem transformacji (i tłumaczył jakąś bzdurną

zagmatwaną teorią o specyficznej wybiórczej adaptacji…)

• Dziś wiadomo, że Griffith uzyskał szczepy transformowane.

• Okazało się, że gen kodujący otoczkę przeszedł z zabitych bakterii otoczkowych do żywych

szczepów bezotoczkowych

• W 1943 r. lekarz z Nowego Jorku – Ostwal Eurwin (lub Avery – nie dosłyszałem), którego

matka zmarła właśnie na płatowe zapalenie płuc powtórzył doświadczenie Griffitha, przy

czym udało mu się wyizolować „czynnik” odpowiedzialny za transformację i było to

oczywiście DNA zabitych bakterii („niestety nie dostał za to Nobla”)

HORYZONTALNE PRZENOSZENIE GENÓW

Do procesów horyzontalnego przenoszenia genów – czyli przenoszenia genów pomiędzy

różnymi osobnikami bakterii zaliczamy następujące rodzaje procesów: transformację,

koniugację i transdukcję

Transformacja
• Jest to proces aktywnego pobierania przez kompetentne bakterie DNA pozabakteryjnego

(wolnego, nagiego) różnego rodzaju – może to być DNA genoforowe i plazmidowe. Może

pobierać DNA wyłącznie swego gatunku, ale też może innych gatunków bakterii, a nawet

roślin, czy zwierząt…

• Stan kompetencji (usposobienia do pobierania DNA) może się wyrażać u bakterii:

) konstytutywnie (czyli stale) – np. Neisseria, czy Haemophilus
) po wzbudzeniu kompetencji – np. w przypadku niedoborów czynników wzrostowych,

czy składników pokarmowych, czy pod wpływem zniszczenia jakiejś jej struktury.

Bakterie te charakteryzują się więc obecnością pewnych detektorów, które

wzbudzają transformację.

Taki proces (pobieranie DNA przez komórkę) u Eukaryota zwie się transfekcją.
• Transformacja jest to zatem proces naturalnego przetwarzania genów.

Koniugacja

czyli „akt seksualny bakterii” (odkryte 1946 r.)

• Jest to proces przenoszenia genów w wyniku ścisłego kontaktu bakterii, w czasie tego

zjawiska dochodzi do replikacji genów i przeniesienia ich.

• Jest ona uzależniona od typu płciowego bakterii. Wyróżnia się 3 takie typy:

→ typ płciowy „męski” (dawca), posiada plazmid koniugacyjny, często jest to

plazmid lekooporności

–

→ typ płciowy „żeński” (biorca)

Hfr → High freqency recombination – typ płciowy „supermęski” (superman) (dotyczy

tylko komórki-dawcy)

• Typ płciowy bakterii uzależniony jest od fimbrii płciowych (tzw. pilusów, czy pili)

znajdujących się na powierzchni komórki, będących typem fimbrii. Fimbie mają 0,5-1

mikrometra długości, około 12 nm średnicy, są sztywniejsze i krótsze od rzęsek i wyróżnia

się dwa ich rodzaje – fimbrie pospolite (kodowane nukleosomowo) i fimbrie płciowe

(fimbria płciowa=pilus, kodowane przez plazmid koniugacyjny, obecny tylko u typu

„męskiego” F

– ja tu widzę ździebko podobieństwa z ludźmi...), przy czym tylko te

ostatnie są istotne w procesie koniugacji

• Koniugację pomiędzy bakteriami tego samego rodzaju eliminuje zjawisko wykluczania

powierzchniowego, bakterie rozpoznają swoje fimbrie (czyli nie jest możliwy „seks

homoseksualny”)

• Koniugacja może zajść między komórką F

a F

–

, przy czym plazmid koniugacyjny oprócz

jednostek RTF i R-det; posiada zespół genów „tra” – jest to 15-25 genów warunkujących

wytwarzanie pilusów (i dzięki temu przenoszenia plazmidu) oraz odpowiadającym za sam

„akt” koniugacji

• Dokładnie o co biega przedstawia rysunek:

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

F+

F-

• Tworzy się mostek cytoplazmatyczny w obrębie którego plazmid z komórki F

przepływa do

komórki F

–

i ta F

–

staje się F

, jednak nie zawsze, bo istnieje (choć bardzo rzadko)

„zjawisko wyplucia materiału genetycznego” [hmmm wyplucie materiału genetycznego –

ciekawe, ciekawe... bakterie zaczynają mi się podobać…]

• Owy proceder trwa >120 min. [ale te bakterie to mogą… Tylko cicho, bo się laski zaczną

buntować…]

• Typ „supermęski”, czyli Hfr, to taki, którego plazmid koniugacyjny nie „pływa” wolny w

cytoplazmie, ale jest związany (zespolony) z chromosomem bakteryjnym w jedną

cząsteczkę

• Takie połączenie: plazmid-nukleosom zwiększa częstość rekombinacji, stąd nazwa „Hfr”

(high frequency recembinant).

• W wypadku typu „supermęskiego” (Hfr) plazmid (będący zespolony z genoforem

bakteryjnym F

) przekazuje się wskutek replikacji całego chromosomu F

i przesyłaniu

jednej kopii chromosomu do bakterii-biorcy F

–

. Taki przekazywany chromosom nie jest

kolisty a liniowy. Miejsce rozcięcia kolistej cząsteczki leży w środku plazmidu (tzw. miejsce

OriT). Seksik ten trwa tu coś koło 90-110 minut. F

–

zwykle jednak nie traci swojej

płciowości, ponieważ wiązanie między fimbrią płciową (pilusem) a jej receptorem (białko

OmpA) rzadko utrzymuje się odpowiednio długo, dlatego F

–

nie otrzymuje (nie zdąży

dostać) całego chromosomu od Hfr, na którego końcu znajduje się druga połówka plazmidu

z „genem transferowym” kodującym fimbrię płciową, dostaje tylko tę część plazmidu, która

była przesłana na początku rozciętego chromosomu… [ufff, pocieszenie w tym, że nie warto

być supermanem – za szybko kończy...] [na wykładzie nie było to wyjaśniane, większość

tego punktu powstała na podstawie Virella, str. 31-34]

Transdukcja

(odkryta w 1952 r.)

• Jest to proces wymiany informacji genetycznej z udziałem bakteriofagów, czyli wirusów

patogennych tylko dla bakterii (z nazwy tłumacząc „pożeraczy bakterii”)

• Bakteriofagi mają długość około 60 nanometrów, a średnicę główki 22-60 nm. Plan ich

budowy przedstawiono na schemacie.

• Główka zbudowana jest z kapsyny tworzącej kapsyd bakteriofaga, który stanowi

powierzchniową osłonkę białkową, chroniącą znajdujący się wewnątrz materiał genetyczny

– zwykle jedno lub dwulicowe DNA, rzadziej jednoniciowy RNA, ale zawsze tylko jeden typ

kw. nukleinowego

• Ogonek (inaczej szyjka) bakteriofaga zawiera białka z dużą ilością grup sulfhydrylowych (-

SH), one umożliwiają skracanie ogonka

Płytka podstawna

Ogonek

Główka

Włókienka, w ilości szt. 6

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Cykl replikacji bakteriofaga

1. Adsorpcja (nie „adherencja”!!!) – łączenie się bakteriofaga z receptorem na powierzchni

komórki bakteryjnej; włókienka i płytka podstawna łączą się z bakterią. Elementy ściany

kom. stanowią receptory dla bakteriofagów, np. u bakterii Gram– to antygeny O i H

2. Dalej następuje penetracja ściany i wstrzyknięcie DNA do bakterii [sama radość…]

3. Faza eklipsy – to czas, gdy wirus jest niewidoczny, jego DNA znajduje się w bakterii,

podlega ono namnożeniu (powstają bakteriofagi lityczne, wirulencyjne, złośliwe)

4. Synteza białek wirusa zachodzi w czasie 20-40 minut i następuje ich połączenie razem z

DNA i utworzenie nowych bakteriofagów w ilości od 50 do 1000, które powodują lizę

komórki bakteryjnej i zostają uwolnione, ale przy tym kompletowaniu może dość

dodatkowo do upakowania do 1% DNA bakteryjnego, co jest przyczyną zjawiska

transdukcji

Jeśli cykl replikacji wirusa przebiega tak jak opisano powyżej, wówczas mówi się o

bakteriofagach litycznych

. Oprócz nich znane są bakteriofagi lizogenne=nielityczne

• Bakteriofagi lizogenne indukują lizogenność bakterii

• DNA tego rodzaju bakteriofagów ulega inkorporacji do genoforu komórki bakteryjnej

(integracja z chromosomem). Daje to stan konwersji lizogennej bakterii. Bakteria żyje i

namnaża się wówczas z wbudowanym DNA wirusa.

• Bakteriofag w takiej formie określamy jako profag – jest on „nieaktywny” i w pewnych

warunkach może ulec indukcji i przejść w stan lityczny (np. pod wpływem UV), ale może

uwolnić się z chromosomu z kawałkiem DNA bakteryjnego

• Zainfekowana bakteria zyskuje nowe możliwości biologiczne wraz z nowym DNA [np.

chorobotwórczość – np. bakteriofag stx i geny toksyny cholery u Vibrio cholerae] – nosi to

nazwę „konwersja lizogenna”

Znaczenie transdukcji
• Bakteriofagi mają zdolność do przenoszenia genów bakteryjnych na zasadzie transdukcji

ogólnej, oraz transdukcji specyficznej (ograniczonej, spontanicznej) związanej z

lizogennością

• Transdukcja ogólna polega na tym, że część chromosomu bakterii „na chama” wciska się

razem z DNA wirusa do jego główki i „na gapę” trafia do innych komórek bakteryjnych.

Następuje bezwładne przenoszenie genów kom. bakteryjnej

• W przypadku transdukcji lizogennej profag nie jest wycinany precyzyjnie z chromosomu

bakterii – tak, że zwykle razem z nim wycinane są sąsiadujące geny gospodarza (bakterii),

które z kolei trafiają do wirusa i dalej do innych bakterii. Jest to przenoszenie genów ściśle

sąsiadujących z miejscem integracji profaga.

Zastosowanie bakteriofagów
• Ponieważ dla każdego gatunku bakterii istnieje szereg bakteriofagów, mogą one znaleźć i

coraz częściej one szerokie zastosowanie w medycynie.

• Diagnostyka – typowanie bakterii przy użyciu fagów – np. w przypadku Salmonella

• Terapia ciężkich, przewlekłych infekcji bakteryjnych, gdy zawodzi terapia antybiotykowa –

np. w oparzeniach skóry. Fagi mają jednak tę wadę, że wymagają sporo czasu na

przygotowanie ich do podania, co ogranicza ich zastosowanie.

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Mikrobiologia – Wykład 5 – poświęcony fantastycznym

przetrwalnikom

Formy przetrwalne bakterii

Na początku tegóż wykładu została przytoczona historia monarchy Kazimierza Jagielończyka a

następnie historia dotycząca badaczy piramid – generalnie był to wstęp do form przetrwalnych

i na egzaminie ponoć „pytający” luuuuubiiiii ich słuchać…

Oto powyżej wspomniane historya:

1. Kazimierz IV Jagiellończyk (1427-92) – Król Polski (od 1447) i Wielki Książę Litewski (od

1440)– został pochowany w VII 1492 roku i leżał sobie spokojnie ± 500 lat, do V 1973 r.,

gdy ówczesny Kardynał (jeszcze nie papież) Karol Wojtyła zgodził się na otwarcie przez

zespół konserwatorów grobu zawierającego zwłoki króla i jego żony – Elżbiety Rakuszanki.

W efekcie 16 osób, które przy tym były wkrótce zmarło – całość określono jako klątwę

Jagiellończyka [zwanego Kazikiem] – podobną do klątwy egipskiego Tutenchamona.

2. Druga historia jest wszystkim znana – więc nie mam co pisać, no ale dobra… Tutenchamon

był to faraon egipski (skądinąd ciekawy przypadek ortopedyczny, zmarł koło 20-tki po 10

latach panowania, no raczej nie „śmiercią naturalną”…), którego nietknięty przez rabusiów

(a przez co ważki historycznie) grobowiec w Dolinie Królów znalazł lord Howard Carter wraz

ze swoją ekipą. Ogólnie rzecz ujmując umierali kolejni ludzie z tego zespołu (w tym

ostatecznie „w sile wieku” i sam Carter), stąd bajka o klątwie Tutenchamona, a zgony

nastąpiły w wyniku infekcji uaktywnionymi formami przetrwalnikowymi grzybów i bakterii.

Odkryto je m.in. na ścianach grobowca, stąd istnieje w Egipcie zakaz zbliżania się do ścian,

ich dotykania, bo były przypadki zakażeń i to nawet niedawno…

Badania więc na zwłokach i materiale biologicznym niosą za sobą zagrożenie zakażenia

przetrwalnikami. Ustalono, że jakiekolwiek znalezione formy przetrwalnikowe podczas

wykopalisk będą od razu niszczone.

A teraz już do rzeczy – czyli do przetrwalników, zwanych również sporami:
1. Definicja:

Jest to sposób różnicowania się komórek prokariotycznych, który zostaje pobudzony po

umieszczeniu bakterii w warunkach ograniczających dostępność substancji odżywczych.

Możemy dokonać podziału na trzy zasadnicze grupy:

1. klasyczne endospory (endospory)

2. formy pośrednie (egzospory)

3. formy kokoidalne

AD. 1. Endospory – przetrwalniki klasyczne:
• powstają wewnątrz komórki bakteryjnej, z której są uwalniane

• tworzone są przez ok. 150 form bakterii

• prowadzą do tzw. pauzy metabolicznej („śpiączka” bakteryjna)

• niezwykle odporne na czynniki fizyczne (np. UV, czy godzinne gotowanie w temp. 100°C,

stąd gotowanie nie starczy dla sterylizacji, tylko w suszarce przez 30 min. w temp. 180°C

możemy się ich pozbyć) i chemiczne (na antyseptyki)

• mogą przeżyć setki lat, wydobyto z jeziora w USA przetrwalniki, które ocenia się na wiek

ok. 1000 lat, a nawet ostatnio było głośno o przetrwalnikach datowanych na 25 mln lat,

które wyizolowano z bursztynu i które w warunkach sprzyjających przeszły w formy

metaboliczne

• tworzą je tylko laseczki bakterii Gram+ z rodzaju Bacillus (tlenowe) i Clostridium

(beztlenowe), jest jak na razie jeden wyjątek: Coxiella burnetti = Gram– riketsja

powodująca odzwierzęcą gorączkę Q dotyczącą zapalenia płuc i opon mózgowo-

rdzeniowych [C’Hemina – pałeczki nie tworzą takich form]

AD. 2. Formy pośrednie – egzospory:

• są również nietypowe endospory, zwane egzosporami – co brzmi wprost genialnie, lub

inaczej zwane gonidiami

• mówimy, że są to formy odpowiadające przetrwalnikom, ale powstają na zewnątrz komórki

• są odporne na suszę (brak wody), czynniki środowiskowe, brak pożywienia, ale nie odporne

na wysoką temperaturę

• potrafią przetrwać powyżej 7000 lat

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

• dotyczy to promieniowców – Actinomycetale (należą do bakterii rozgałęzionych,

nitkowatych tworzących pseudogrzybnię, stąd dawniej błędnie klasyfikowane jako grzyby)

• posiadają pseudokonidia/micelle/nitki sporonośne, wystające na zewnątrz komórki

bakteryjnej

• na tych sporonośnych niciach tworzą się konidiospory, czyli zwoje egzospor, tj.

przetwalników zewnętrznych, czyli występujących poza komórką

• pełnią one również funkcje jednostki rozrodczej

• są znacznie mniej odporne na czynniki fizyczne i chemiczne niż endospory klasyczne

(dobrze znoszą jedynie suszę i tzw. niekorzystne warunki środowiskowe), są tylko nieco

bardziej odporne niż formy metabioliczne bakterii

• są formą adaptacji do niekorzystnych warunków środowiskowych

• formy takie tworzy Streptomyces – wytwarzające antybiotyk streptomycynę

AD. 3. Formy kokoidalne:

• nieprawdziwe, nietypowe – stanowią pewien odpowiednik formy egzosporalnej [nie są to

typowe przetrwalniki]

• są to przemijające formy komórek, stabilne przez około 30 dni, odporne na warunki

środowiskowe fizyczne i chemiczne

• giną w temp. 80°C po 10 min.

• powstają w warunkach „stresowych” dla bakterii (np. pełny dostęp tlenu w wypadku

bakterii aerofobnych, braku substancji odżywczych)

• tworzą formy ziarenkowate (kokoidalne) z rzęskami lub bez

• należą do bakterii spiralnych, posiadają lofotrychalnie rozmieszczone 4 do 6 rzęsek

• owe formy tworzą następujące bakterie: Epsilon-Proteobacteria (ε-Proteobacteria),

Campylobacteriaceae (C. jejuni*), Helicobacteriaceae (H.pylori**)

* najbardziej rozpowszechniona bakteria wywołująca chorobę odzwierzęcą, powoduje zap. jelit,

biegunkę, zap. układu pokarmowego, czasem zap. opon mózgowo-rdzeniowych

** powoduje chorobę wrzodową żołądka i uznana jest za karcinogen żołądka (wywołuje raka żołądka)

Przykłady wytwarzających endospory – cd. Ad.1.:

Bacillus anthracis

(laseczka wąglika – wykorzystywana swego czasu jako broń biologiczna w

listach)

• posiada otoczkę polipeptydową

• jest to „mistrz” w wytwarzaniu przetrwalników

• endospora w kształcie „kija bambusowego” położona centralnie (dzięki zastosowaniu

met. Mellera jest koloru czerwonego, nie barwi się w met. Grama, stąd określenie, że

ma strukturę twardą – w miejscu przetrwalnika w barwieniu Grama „puste miejsce”) – met.

Mellera używa 5% kwasu chromowego [„Panie wiedzą, że niszczy pończoszki”] i błękitu
metylenowego ⇒ przetwalnik – czerwony, cytoplazma – niebieska

• metoda też służy do identyfikacji prątków gruźlicy [bo Meller to modyfikacja Ziehl-

Neelsena]

Clostridium tetani

(laseczka tężca)

• długie, dość wąskie leseczki

• bardzo łatwo możemy ulec zakażeniu chociażby przez ukłucie igłą

• szczepionki należy przyjmować co 8-10 lat

• są urzęsione perytrychalnie

• endospora ułożona terminalnie w kształcie owalnym, daje wrażenie, że jest

zewnątrzkomórkowo, ale to nie prawda, bo jest wewnątrzkomórkowo (przypomina „główkę

od szpilki”)

Clostridium botulinum

(laseczka jadu kiełbasianego)

• posiada subterminalnie, owalnie ułożoną endosporę (przypomina „rakietę tenisową”)

• powoduje zaburzenia widzenia, trudności w mówieniu, połykaniu, śmierć – porażenie

ośrodka oddechowego, zatrzymanie akcji serca

• formy urzęsione

Clostridium perfrigens

(laseczka zgorzeli gazowej)

• subcentralne ułożenie endospory

• nie ma urzęsienia

• wytwarza 12 toksyn

• odpowiedzialna za zatrucia pokarmowe i zgorzel

Clostridium difficile
• występuje w przewodzie pokarmowym, bardzo „perfidna” bakteria, produkuje dwie toksyny

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

• odpowiedzialna za biegunkę poantybiotykową w łagodniejszej postaci (zespół AAD), a w

cięższej rzekomobłoniaste zap. jelita grubego, które nie leczone kończy się śmiercią (zespół

PMC)

• jeżeli w ciągu 36h pacjent podczas terapii antybiotykowej oddał 6 luźnych stolców można

podejrzewać zespół poantybiotykowy, ew. rzekomobłoniaste zap. jelita grubego

• II-ga możliwość na to samo – to biegunki dopiero w 8 tygodni po terapii antybiotykowej

• posiada dwie endospory (wyglądają jak hantle)

• hauteralnie urzęsione

• indukcja przez klindamycynę i ampicylinę, leczenie – metronidazol, wankomycyna

2. Proces tworzenia endospor
• nazywamy to sporulacją

• w warunkach doświadczalnych zachodzi na początku fazy stacjonarnej (patrz wykres str. 8)

• jest procesem złożonym, wieloetapowym

• podczas tych procesów zachodzą zmiany morfologiczne, strukturalne i chemiczne

• zaangażowane jest w to 200 genów, 30 operonów (cytacik: „zobaczcie aż 200 genów dla

zabezpieczenia przetrwania…”)

• trwa 8-10 h

• podczas sporulacji bakterie mogą tworzyć różne substancje czy toksyny, jak np.

Clostridium botulinum – toksynę jadu kiełbasianego, czy laseczki z rodzaju Bacillus

wytwarzają bioinsektycydy – wpływające na niszczenie owadów, co zaczynamy

wykorzystywać

• proces jest inicjowany przez zmniejszenie ilości GTP

• proces odwrotny (czyli powrót z formy przetwalnikowej w metaboliczną) nazywamy

germinacją – „kiełkowaniem”, „kwitnieniem”, jest on dość szybki – trwa od kilkunastu min.

do 1 h; przy czym też mogą się przy okazji wytwarzać różne toksyny (np. laseczka tężca =

Clostridium tetani wytwarza wtedy tetanospazminę)

Stadia tworzenia endospory:

1. inicjacja sporulacji

• związana z niekorzystnymi czynnikami środowiska, np. z niedoborem organicznego

źródła węgla, co odbija się na poziomie molekularnym zmniejszeniem ilości GTP,

indukcja więc zachodzi na poziomie molekularnym

• błona cytoplazmatyczna wpukla się – inwaginacja błony (do wnętrza)(

• po jej oddzieleniu powstaje prespora – zawiera chromosom bakteryjny, zagęszczoną

cytoplazmę z dużą ilością kw. dipikolinowego, który łączy się z jonami Ca

, tworząc

dipikoliniany wapnia dającymi odporność na temp. i zawiera też SASP – małe

kwasorozpu-szczalne cząsteczki białkowe (dające odporność na UV i wzmacniające

odporność na czynniki fizyczne)

2. formowanie endospory dojrzałej

3. uwalnianie

• następuje wskutek lizy ściany kom. bakt.

• pozostanie w takim uśpieniu aż do przyjścia sprzyjających warunków

3. Budowa endospory

Endosporę można podzielić na trzy zasadnicze przedziały:

1. Najbardziej wewnętrzną warstwę stanowi protoplast

• znajduje się w nim chromosom bakteryjny, rybosomy oraz zagęszczona cytoplazma

• znajduje się tu również kw. dipikolinowy (DPA) związany z Ca

zapewniający twardość i

odporność przed wysokimi temperaturami. Tego kw. nie posiadają bakterie i

egzospory!!!

• zawiera też krótkie, niskocząsteczkowe, kwasorozpuszczalne białka SASP

2. Kolejna część to warstwa korowa (tzw. kora endospory)

• zbudowana z peptydoglikanu ale różniącego się od tego znajdującego się w ścianie

bakteryjnej ze względu na niskie usieciowanie

• obecność enzymu GSLE – niezbędny do germinacji (kwitnienia, powrotu do formy

metabolicznej), jest to amidaza, która hydrolizuje korę endopory umożliwiając

uwolnienie protoplastu endospory przy germinacji

• amidozy, hydrolazy potrzebne dla umocnienia nowej kom. bakt.

3. Zewnętrznie znajduje się płaszcz spory (tzw. płaszcz białkowy)

• zbudowany z keratynopodobnego białka

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

4. ostatnia warstwa, nie zawsze występująca, pokrywa całość – lipoproteinowa błona

zewnętrzna

Uzupełniając (C’H): Endospora jest taką formą bakterii, w której ustały procesy metaboliczne.

Nastąpiła pauza metaboliczna. Stan przetrwania bakterii w formie endospory zwany jest

anabiozą.

Zniszczenie endospor może nastąpić:
• przy zastosowaniu autoklawu (121°C, 1 atm., 30 min.)
• lub suszarki (180°C, 30 min.)

• w wypadku spalenia bakterii [dlatego w czasie epidemii palono dobytek tych, co chorowali]

• inne ciekawe sposoby – np. napromieniowanie dużymi dawkami promieniowania

• jeszcze bardziej absurdalne sposoby – np. umieścić bakterie w obszarze „Ground Zero”

przy wybuchy jądrowym :) [ten sposób poleca Pe$eT – na wykładzie go nie było]

4. Zakażenie

• jest to wniknięcie drobnoustroju do organizmu, którego to konsekwencje mogą nastąpić,

ale nie muszą

• nie jest to termin równoznaczny z chorobą zakaźną

• „Do zakażenia może dojść tu i teraz na tej sali” – jak mawia wiadomo kto [po tych słowach

na sali słyszeć dał się gruźliczy kaszel :)]

• zakażać może komórka, która posiada adhezyny, wlk. 50 kD (należące do lektyn, białek

włókienkowych) znajdujące się na fimbriach zwykłych, kończą się „czynnikiem

kolonizującym”

• każdą bakterię możemy w nowoczesnym ujęciu rozpatrywać jako nośnik białkowych

cząstek powierzchniowych – adhezyn, zlokalizowanych z reguły na fimbriach

• na powierzchni komórek ciała człowieka znajdują się z kolei oligosacharydowe receptory o

masie koło 1 kD – które umożliwiają adherencję (nie „adsorpcję” czy „adhezję”!!!;

adherencja = przyleganie bakterii, adsorpcja/adhezja = przyleganie wirusów!!! – wersja

wykład 2003 r.)

• tzn. na powierzchni śluzówek (kom. epitelialne, endotelialne) są receptory cukrowe

adhezyn

• wiązanie między adhezynami a ich receptorami jest wiązaniem wysokoswoistym,

niekowalencyj-nym, cukrowo-białkowym

• przyszłością jest stosowanie blokerów, które uniemożliwiałyby takie wiązanie

Proces zakażenia dzielimy na następujące etapy:

1. Adherencja 2. Kolonizacja 3. Zakażenie 4. Choroba zakaźna

1. Adherencja

Swoiste niekowalencyjne wiązanie białkowo-cukrowe, czyli połączenie receptora z adhezyną. W

przypadku wirusów jest wysoko swoiste (białka powierzchniowe, glikoproteidy)
Uwaga!!! „adherencja” – termin dotyczy bakterii; „adhezja/adsorpcja” – dot.

wirusów!!!

2. Kolonizacja

Jest to zajęcie błon śluzowych przez drobnoustrój. Wytwarza się tu stan równowagi między

naszym światem makro i światem mikroorganizmów.

Możemy podzielić ją na:

• fizjologiczną, pozytywną dla nas (gronkowce skórne, Lactobacillus) – jak by to kogoś

interesowało: to liczba bakterii które nas kolonizują jest większa od liczby komórek w

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

naszym ustroju, bo w naszym ciele jest 10

komórek, i te komórki są skolonizowane przez

komórek bakteryjnych, czyli 2 kg z naszej masy to bakterie…

Dochodzi do zasiedlania naszego ciała (prócz krwi, chłonki, płynu mózg.-rdzen. i płuc)

• patologiczną, której zwykle następstwem jest rozwój zakażenia. I w tym momencie

następuje:

3. Zakażenie

Patogen wnika do wnętrza makroorganizmu i rozprzestrzeniania się w nim przez namnażanie,

bo następuje zachwianie stanu równowagi między naszym światem makro i światem
mikroorganizmów ⇒ efekt = rozwinięcie choroby

4. Choroba zakaźna

Jest to patologia narządów i układów organizmu człowieka spowodowana zakażeniem

Leczenie:

grupą symbiotyków:
• prebiotyki – polisacharydowe cukry wiążą się z adhezynami

• protiotypy – wspomagają kolonizację fizjologiczną – czyli poczciwych, przyjaznych bakterii.

A one nie dopuszczają do kolonizacji patologicznej

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Mikrobiologia – wykład 6 – Sterylizacja itp.

PN 124/0045-535/73

UWAGA!!! Informujemy, iż mieliśmy tylko jeden stenograficzny zapis z tego wykładu i przy tym

mieliśmy wielkie problemy z odszyfrowaniem wszystkich znaków postawionych przez oddaną

nam stenotypistkę… Proponujemy porównać go z jakimś innym źródłem, bo może zawierać

błędy…

Sterylizacja
• zniszczenie=usunięcie wszystkich form żywych drobnoustrojów (bakterii, wirusów,

grzybów, form przetrwanych, zarodników, mykoplazm, itp.), za wyjątkiem prionów!!!

Dezynfekcja
• niszczenie drobnoustrojów w środowisku człowieka, szczególnie tych chorobotwórczych, ale

to nie prowadzi do sterylizacji

Antyseptyka

• niszczenie drobnoustrojów na skórze, błonach śluzowych i ranach

Aseptyka

• składają się na nią 3 w/w procedury

Metody dezynfekcji:

1. fizyczne:

− woda o temp. 93-95°C przez 10-30 min.

− para wodna o temp. 105°C-110°C przez 5-10 min.

− promieniowanie UV (λ ≈ 250-260 nm)

2. chemiczne

− pochodne fenolu

− związki chloru lub jodu (tzw. jodofory)

− związki z aktywnym tlenem (np. H

)

− alkohole (propanol, izopropanol, etanol)

− aldehydy (glutarowy 0,2% dla 2 m

, mrówkowy=formaldehyd)

− czwartorzędowe związki amonowe – QAC

− biguanidy (chlorheksydyna)

Wymagania dla handlowych środków dezynfekcyjnych:
) działanie wiruso-, baterio- i grzybobójcze w temp. pokojowej
) aktywność wobec substancji biologicznych (krew, białka, związków z jonami Ca

, Mg

)

)  nie doprowadzanie do korozji narzędzi, sprzętu
)  działanie myjące
)  łatwość spłukiwania
)  łatwość stosowania
)  trwałość roztworu użytkowego – 7 dni
)  trwałość środka w temp. pokojowej – 2-3 lata
)  możliwość zastosowania w myjniach, np. ultradźwiękowej lub ???? w temp. 60°C

Sterylizacja:

− jej skuteczność określa się jako ryzyko przeżycia 1 drobnoustroju lub mniej na 1 mln

wysterylizowanych jednostek produktu [1≤1000000]

− obowiązują odpowiednie procedury – przy stosowaniu pary wodnej: EN-554 (121°C, 20

min., 1 atm.), tlenku etylenu: EN-550, radiacyjnie: EN-552, przy użyciu plazmy, brak norm

dla gorącego powietrza, a w 80% szpitali stosowane

− problem opakowań sterylizacyjnych w świetle norm EN

− metody kontroli – fizyczne, biologiczne, chemiczne

− „stymulatory” penetracji czynnika bójczego, np. test PCD

− walidacja – potwierdzenie skuteczności (9 różnych parametrów)

Warunki sterylizacji dla prionów:
− para nasycona, 134°C, 1h

− NaOH, 1M, 24h

− NaOCl, 5%, 2h

− siarczan dodecylu, 3%, 100°C, 10 min.

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

− izotiocyjanian guanidyny – 6M, 15 min.

Blok operacyjny (sala operacyjna):
− oddzielony od reszty szpitala pod względem wentylacji, bez okien, drzwi zamykane

automatycznie

− jednokierunkowy przepływ powietrza

− nadciśnienie min. 15 hPa

− klimatyzowane jałowym powietrzem

− wyciąg powietrza dołem – ok. 80%

− jednokierunkowa śluza dla personelu i pacjentów

− filtry HEPA o skuteczności 99,999% dla cząstek 0,1 μm

− bezpieczne powietrze (sala czysta ≤ 30 efu/m

, sala używana ≤ 100 efu/m

)

− temp. 18-22°C, wilgotność powietrza – 40-55%

− w układzie klimatyzacyjnym nawilżanie tylko parowe a nie wodne (problem z Legionella pn.)

− niski poziom głośności urządzeń klimatyzacyjnych

− wątpliwa przydatność lamp UV i urządzeń przepływowych

Systemy przewietrzania w sali operacyjnej:
− konwencjonalny

− wyporowy

− laminarny – prędkość 0,25-0,5 m/sek. – ogranicza turbulencje

− częściowa recyrkulacja – nie w Polsce (układ otwarty)

System laminarny pionowy – najmniej zanieczyszczeń na m

Czym dezynfekowane jest powietrze:
− HEPA, ULPA, filtry absolutne

− UV-lampa, aparaty przepływowe

− dekontaminacja miejscowa metodą MFI Air Cleaning

Rodzaje dezynfekcji narzędzi:

− dezynfekcja wstępna (ochrona pracownika)

− dezynfekcja – woda do 90°C

− myjnie ultradźwiękowe

− automaty myjąco-dezynfekujące

− dezynfekcja manualna

Po każdej operacji – dekontaminacja = mycie i gruntowne sprzątanie po dniu operacyjnym

Błędy dezynfekcji:

− nieodpowiednia mieszanina lub czas

− naczynia bez przykrycia

− pozostawienie brudnych narzędzi do wyschnięcia

− pomieszczenie bez wentylacji

− brak walidacji

„Flora bakteryjna skóry pacjenta stanowi najpoważniejsze źródło egzogennego i endogennego

zakażenia miejsca operowanego”.

Przygotowanie pacjenta do zabiegu:
− 30-dniowa abstynencja palenia

− leczenie istniejących zakażeń

− usunięcie włosów z pola operacyjnego – strzyżenie, unikanie golenia

− środki antyseptyczne

− jałowe serwety

− prysznic w płynie antyseptycznym

− pole operacyjne myć wodą z detergentem lub mydłem

− profilaktyka antybiotykowa

Infekcyjne odpady szpitalne – sposoby unieszkodliwiania:

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

− spalanie (piece c.o., procesy pirolityczne, ekologiczne)

− sterylizacja parowa (dyrektywa UE, WHO)

− makro i mikrofale

− met. radiacyjne

− dezynfekcja chemiczna lub gazowa (chlor, tlenek etylenu)

Zmiana klasyfikacji odpadu na komunalny.

„Najważniejszym wektorem transmisji zakażeń szpitalnych są ręce personelu medycznego!”

Mikroflora skóry rąk:
− przejściowa – powierzchniowa, obca, pochodząca z otoczenia szpitalnego, nie namnaża się

na skórze, łatwa do usunięcia, wysoce chorobotwórcza; znaczenie w higienicznym

opracowaniu rąk

− stała, rezydująca – namnaża się w szczelinach skóry, mieszkach włosowych, gruczołach

łojowych i potowych, trudna do usunięcia za pomocą środków antyseptycznych, ma niższy

poziom patogenności; znaczenie w chirurgicznym opracowaniu rąk

Mikroflora stała i przejściowa skóry rąk:

− Streptococcus

− Staphylococcus aureus – MRSA, VISA

− Streptococcus viridans

− Enterokoki (E. faecalis) – VRE

− E. coli, Candida albicans – paznokcie, fałdy skórne

− pałeczki ???

MIEJSCE NA KOREKTĘ:

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Mikrobiologia – wykład 7 – Chorobotwórczość
drobnoustrojów

PN 124/0045-535/73

Wstęp, definicje

Bakteriemia – obecność bakterii we krwi krążącej, czyli zakażenie krwi. Może być egzogenna

(bakterie pochodzą z zewn. źródła) lub endogenna (własne bakterie organizmu

– np. przy uszkodzeniu śluzówek podczas endoskopii, po wizycie

stomatologicznej, itp.)

Posocznica – zespół objawów określany jako SIRS (zespół uogólnionej reakcji zapalnej – ang.

Systemic Inflammation Response Syndrome), w przypadku udowodnionej

mikrobiologicznie lub klinicznie obecności bakterii we krwi (czyli posocznica =

SIRS + bakteriemia)

Manifestacja SIRS:

− gorączka powyżej 38°C lub obniżenie temp. poniżej 36°C

− częstość tętna – powyżej 90 ×/min.

− częstość oddechu – powyżej 20 ×/min.

− leukocytoza – powyżej 12 tys./μl lub znaczna leukopenia (w stanach z upośledzoną

odpornością)

Następstwem SIRS’u jest wstrząs endotoksyczny, który przechodzi w zespół MODS – zespół

wieloukładowej dysfunkcji narządowej (Multi Organ Dysfunction Syndrome). Zespół ten

bezpośrednio poprzedza zgon (prawie zawsze).

• Ludzie znają około 15 000 gatunków bakterii, z czego około 300-500 jest chorobotwórcza

lub potencjalnie chorobotwórcza

• Podział bakterii chorobotwórczych:

1. bakterie chorobotwórcze wyłącznie dla zwierząt (np. Salmonella pullorum – drób, S.

abortus ovis – dla koni)

2. bakterie chorobotwórcze dla zwierząt i ludzi – powodują u ludzi „zoonozy” (choroby

odzwierzęce) (np. Brucella – u bydła, owiec, kóz choroba Banga, a u ludzi – bruceloza;

Bacillus antracis – wąglik u bydła i ludzi; Chlamydia psittaci – wywołuje papuzicę u

ludzi, Coxiella burnetti – wywołuje gorączkę Q)

3. bakterie chorobotwórcze wyłącznie dla ludzi [np. Salmonella typhi i paratyphi (dury),

Vibrio cholerae, Shigella (czerwonka bakteryjna), Chlamydia pneumoniae (zap. płuc

śródmiąższo-we), Chlamydia trachomatis (choroby ukł. płciowego i stawów)]

• Chorobotwórczość danej bakterii warunkowana jest przez jej wirulencję. Na wirulencję z

kolei składają się 2 cechy – inwazyjność oraz toksyczność

• Inwazyjność to zdolność do wnikania mikroorganizmu do makroorganizmu, namnażania się

w nim i rozprzestrzeniania

• Toksyczność to zdolność do produkowania toksyn (inaczej toksykogenność).

• Jako czynniki wirulencji rozumiemy takie czynniki, które powodują przekształcenie

drobnoustroju awirulentnego w wirulentny. Definicja ta implikuje jednocześnie fakt, że

poszczególne szczepy w obrębie danego gatunku bakterii mogą znacznie różnić się

wirulencją – „każdy lekarz musi o tym pamiętać”

• Ewolucja doprowadza do wzrostu wirulencji bakterii chorobotwórczych.

Geny odpowiedzialne za wirulencję

O co chodzi z „Genami odpowiedzialnymi za wirulencję” bakterii przedstawia schemat:

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

OPIS RYSUNKU:

3. geny sposobu życia patogenu

2. geny związane z wirulencją

1. prawdziwe geny wirulencji

GENY WIRULENCJI

1. Kodują one determinanty bezpośrednio warunkujące wirulencję danego

mikroorganizmu, występują tylko u patogenów, nie występują w szczepach

wirulentnych

2. Kodują czynniki pomocnicze, regulujące ekspresję genów wirulencji. Mogą występować

w szczepach niepatogennych

3. Kodują oportunistyczne czynniki wirulencji, odpowiedzialne za strategię przetrwania

patogenu w organizmie człowieka, występują też u bakterii oportunistycznych

TOKSYNY:
− Dzielimy je na:

1. egzotoksyny

2. endotoksyny

EGZOTOKSYNY

ENDOTOKSYNY

Sekrecja

+ –

Właściwości
chemiczne

białka,

polipeptydy

lipoplisacharyd (LPS) – dokładnie

lipid A znajdujący się w błonie

zewnętrznej będącej składnikiem

ściany komórkowej bakterii Gram–.

Uwalnia się przy degradacji kom.

bakteryjnej

Efekt kliniczny

ukierunkowany SIRS

Toksyczność

bardzo wysoka (dawka

śmiertelna dla zwierząt 1-10 μg)

niska (dawka śmiertelna dla zwierząt

200-400 μg)

Antygenowość
(immunogenność)

wysoka słaba

Kontrola syntezy

geny plazmidu lub chromosomu

zawsze geny chromosomu

Zależność od
temp.

ciepłolabilne [ciepłochwiejne]

(ulegają inaktywacji w temp.

65°C w ciągu 30 min.)

ciepłostałe

(ulegają inaktywacji w temp. 100°C i

powyżej 30 min.)

ENDOTOKSYNY
• Endotoksyny [pojęcie wprowadził Pfeiffer (czyt. Fajfer) w 1892 r.] to toksyny bakterii Gram

ujemnych. Chemicznie jest to liposacharyd – LPS – a więc lipid połączony z resztą cukrową

• Endotoksyna znajduje się w błonie zewnętrznej bakterii G–. Jest ona uwalniana w czasie

rozpadu komórki, co faktycznie wiąże się z jej śmiercią. Endotoksyna składa się z trzech

części – zewnętrznej („O”) – specyficznej [ta część jest zbudowana z sacharydów], części

rdzeniowej oraz części lipidowej – tzw. Lipidu A – stanowiącego większą część toksyny

• Pfeiffer spostrzegł, że uogólniony rozwój choroby bakteryjnej indukuje objawy wstrząsu

endotoksycznego, związanego jak wówczas uważano z uwalnianą endotoksyną

Endotoksyny – naprawy ciągłe i bieżące

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

CHEMICZNIE
• Jest to liposacharyd LPS – złożony w większości z lipidu A

SEKRECJA
• W wypadku endotoksyn nie można mówić o sekrecji, bowiem uwalnia się ona ze ściany

bakterii w wypadku lizy, co dzieje się w czasie intensywnej odpowiedzi immunologicznej, w

czasie podziałów i wzrostu bakterii, przy podaniu zbyt dużej dawki antybiotyku co również

prowadzi do lizy komórki

KLINIKA
• Klinicznie endotoksyny pojawiające się w ustroju wywołują SIRS [zespół uogólnionej

odpowiedzi zapalnej – System Inflammatory Response Syndrome]. Jest to uogólniona

reakcja zapalna przebiegająca z uwolnieniem szeregu mediatorów zapalnych – m.in. IL-1,
IL-6, TNF-α…

• Daje następujące objawy:

gorączka z temp. ↑ 38°C, względne temp. ↓ 36°C

tętno: ↑ 90 ×/min.

częstość oddychania: ↑ 20 ×/min.

leukocytoza – ↑ 12 tys./μl, ewentualnie leukopenia – ↓ 3 tys./μl

• SIRS jest wynikiem zakażenia krwi. Może dojść do wstrząsu endotoksycznego,

objawiającego się spadkiem ciśnienia poniżej 90 mmHg, lub jego obniżeniem o ponad 40

mmHg. Razem z innymi zmianami we krwi we wstrząsie endotoksycznym rozwija się

kwasica metaboliczna. Śmiertelność we wstrząsie septycznym wynosi 50-70%

• MODS [multi organ dysfunction syndrome – zespół niewydolności wielonarządowej] jest to

stan rozwijający się w wyniku wstrząsu septycznego i prowadzący nieuchronnie do śmierci

(istnieją szczepionki, ale słaba jest na nie odpowiedź)

TOKSYCZNOŚĆ
• Toksyczność LPS jest w sumie mała, tak więc aby wywołać objawy trzeba sporo

endotoksyny. Np. zatrucie myszy wymaga 200-400 jednostek [śmierć teściowej – po

podaniu 10

jedn. na kg masy ciała :)]

IMMUNOGENNOŚĆ
• LPS jest słabo immunogenny

WPŁYW TEMPERATURY

• LPS jest termostabilny – to oznacza w praktyce, że nie zmienia swej struktury po

zadziałaniu temp. 100°C przez czas 30 minut

KODOWANIE
• Gen LPS znajduje się na chromosomie bakteryjnym

EGZOTOKSYNY

• Egzotoksyna [gr. toksicon – trucizna] jest związkiem wydzielanym przez komórkę

bakteryjną na zewnątrz. W przeciwieństwie do egzotoksyn – endotoksyny wywołują

niespecyficzny efekt ogólny

• Obecnie znamy około 240 egzotoksyn, wśród których na szczególną uwagę lekarza

zasługują:

Cytolizyny – jest ich około 90; powodują „efekt cytolityczny”, dlatego określa się je

też jako toksyny cytolityczne

Enterotoksyny – są to toksyny działające na przewód pokarmowy (biegunka itp.)

• Cytolizyny powodują efekt cytolityczny działając toksycznie na błonę komórkową.

Oddziałują one specyficznie z cholesterolem i wbudowują się w błonę komórki, gdzie pełnią

rolę kanału jonowego. Napływ jonów powoduje obrzęk cytoplazmy i zniszczenie komórki.

• Do cytolizyn zaliczamy m.in.: leukocydyny (niszczące leukocyty), streptolizyny,

hemolizyny, pneumolizyny, listeriolizyna

• Istnieje też pewna grupa szczególnie „popularnych” toksyn, chętnie nabywanych przez

naszych klientów – zaliczamy do nich:

„jad” błoniczy – DT – Corynebacterium dyphteriae – 61kD (A – 21kD, B – 40kD)

toksyna tężcowa – tetanospazmina – Clostridium tetani – 150kD

jad kiełbasiany – botulina – Clostridium botulinum – 150kD (A – 50kD, B – 100kD)

dwie ostatnie to tzw. neurotoksyny (bo mają powinowactwo do neuronów)

• Choroby wywołane przez w/w toksyny są określane jako toksykozy (jadzice), a podstawą

ich leczenia jest stosowanie antytoksyn – czyli surowic leczniczych. W leczeniu toksykoz

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

podaje się również antybiotyki, należy jednak podkreślić, że pełnią one jedynie rolę

wspomagającą

Egzotoksyny – budowa, eksploatacja

CHEMICZNIE

• Są to proste polipeptydy, wykazujące ciekawą budowę [i jeszcze ciekawszą eksploatację] –

składają się bowiem z 2 łańcuchów połączonych mostkiem disiarczkowym (S–S). Części te

zwyczajowo określało się jako łańcuchy lekki i ciężki – współcześnie natomiast jako

podjednostka A oraz B. Należy zapamiętać, że żadna z tych podjednostek samodzielnie nie

wykazuje właściwości toksyny

podjednostka A [zapamiętaj: „A” jak Active (z ang. aktywna, czyt. aktif)] –

zwyczajowo łańcuch lekki [t. błonicy – 22 kD] jest to „toksyna – toksyna”

posiadająca właściwości enzymatyczne – to ona odpowiada za efekt toksyczny

podjednostka B [zapamiętaj: „B” jak Binding (z ang. wiążąca, czyt. bajnding)] –

zwyczajowo łańcuch ciężki [t. błonicy – 40 kD], ona odpowiada za wiązanie z

receptorem [zakotwicza toksynę na błonie kom.]

KODOWANIE

• Najczęściej kodowane są na plazmidach, profagach, transpozonach

KLINIKA

Toksyna błonicy (z Corynebacterium dyphteriae):

• podjednostka A – posiada aktywność enzymatyczną, penetruje do wnętrza komórki i

transformuje ona (bo jest transferazą) dinukleotyd nikotynamidoadeninowy (NAD) →

adenina rybozylowana → ADP-ryboza → która z kolei blokuje syntezę białek komórki

inhibując czynnik EF-2 [eukariotyczny czynnik elongacji-2]. Powoduje to efekt

cytotoksyczny

• podjednostka B wiąże się z odpowiednim receptorem na powierzchni komórki, umożliwiając

translokację jednostki A do jej wnętrza

• toksyna ta jest wydzielana jedynie przez szczep zakażony profagiem B. Toksyna ta

wykazuje działanie neurotoksyczne [poraża n. ruchowe – zwłaszcza nn. gałek ocznych,

gardła (IX i X n. czaszk., kończyn dolnych (n. strzałkowego), wywołuje problemy

przełykaniem, uszkodzenie mięśnia sercowego i charakterystyczne nacieczenie migdałków

(martwica komórek epitelalnych), ostatecznie doprowadza do nagłej śmierci.

• miejscowo w gardle toksyna uszkadza nabłonek i powoduje tworzenie tzw. błon rzekomych

(na ścianach gardła, migdałkach, języczku podniebiennym i podniebieniu miękkim)

Toksyna botulinowa/jadu kiełbasianego (z Clostridium botulinum):
• podjednostka A – ma 50kD, odpowiada ona za zahamowanie wydzielania acetylocholiny w

synapsach płytek nerwowo-mięśniowych, dając obraz kliniczny porażenia wiotkiego

• podjednostka B – ma 100kD, wiąże się z receptorami GD1b – jest to sjaloglikozyd

znajdujący się na płytkach nerwowo-mięśniowych

Tetanospazmina/toksyna tężcowa (z Clostridium tetani):
• działa na synapsy neuronów pośrednich rdzenia kręgowego, ponieważ posiadają one dla

niej receptory

• hamuje wydzielanie neuromediatorów (GABA, glicyny, leucyny) – powoduje zanik

hamowania motoneuronów, co objawia się spastycznymi skurczami mięśni (porażenie

spastyczne)

• toksyna ta wiąże się z białkiem GT1 i białkiem GD1b – receptorami tetanospazminy

• laseczki tężca [Clostridium tetani] są bardzo powszechnymi bakteriami, których

przetrwalniki występują powszechnie w glebie i kurzu. Można je złapać np. zakuwając się

szpilką. Chirurdzy [Mayday, uważaj!] muszą zapamiętać, że przetrwalniki mogą się też

uchować w bliznach po operacjach – dlatego też przy rewizji danego zabiegu nie otwieramy

pacjenta po bliźnie.

• początkowo tężec objawia się szczękościskiem [po 3 tyg. od zakażenia], potem skurcze

obejmują pozostałe partie mięśni. Śmiertelność w pełni rozwiniętej choroby sięga 50%.

Toksyna cholery (z Vibrio cholerae):

• toksyna ta pod względem budowy podobna jest do termolabilnej (LT) toksyny E. coli. Obie

toksyny działają za pośrednictwem cyklicznych nukleotydów (V.cholerae przez cAMP, E. coli

przez cGMP), a efekt ich działania jest bardzo szybki. Jedną z różnic między toksynami jest

fakt, że toksyna E. coli kodowana jest przez plazmid (i aktywuje cyklazę guanylową),

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

natomiast toksyna cholery kodowana jest przez gen na transpozonie (aktywuje cyklazę

adenylową).

• toksyna cholery składa się z jednej podjednostki A [26 kD] otoczonej przez 5 podjednostek

B [82 kD] ⇒ wzór: AB

. Podjednostka A powoduje aktywację cyklazy adenylowej, co daje w

efekcie obfitą biegunkę sekrecyjną (utrata Na, Cl, K, węglanów); mechanizm blokowania

polega na przeniesieniu ADP z NAD (dinukleotyd nikotynamidoadeninowy) na podjednostkę
α białka G

, hamując jego zdolność do hydrolizy GTP → GDP (co warunkuje jego

„wyłączenie”), przez to białko G

jest zablokowane w formie aktywnej, pobudzającej

cyklazę co produkcji cAMP

Werotoksyna/toksyna czerwonkowa/toksyna Shiga (z Shigella dysenteriae typu I):
• powoduje wzrost stężenia cGMP, inaktywację 28S

rRNA (składnik eukariotycznego

rybosomu 60S, poprzez odszczepienie od niego adeniny)

• jest odpowiedzialna za biegunkę krwotoczną = krwotoczne zapalenie okrężnicy oraz zespół

hemolityczno-mocznicowy (tzw. HUS = rozsiane uszkodzenie śródbłonka, zespół rozsianego

wewnątrznaczyniowego wykrzepiania – DIC, hemoliza erytrocytów oraz niewydolność

nerek)

• wrotami zakażenia jest spożywanie mielonki i słabo przegotowanej wołowiny :)

Toksyny ziarniaków

• TSST-1 (pierwsza toksyna zespołu wstrząsu toksycznego) – jest wydzielana przez

Staphylococcus aureus

– odpowiada za zespół wstrząsu toksycznego, występujący np. u

kobiet używających tamponów wysokoabsorpcyjnych [swego czasu modnych w USA w
latach 70. – mogły być rzadziej wymieniane ⇒ istny raj – inkubatornia dla St. saprothyticus

i St. aureus]

• toksyny erytrogenne A, B, C – są toksynami paciorkowcowymi, odpowiedzialnymi za

podobny zespół wstrząsu toksycznego

• powodują gorączkę, wymioty, biegunkę, rumieniową wysypkę, bóle mięśniowe,

niewydolność wielonarządową, wstrząs i ostatecznie śmierć

Toksyna krztuścowa (z Bordatella pertusis):
• składa się z dwóch regionów – A (aktywnego) i B (wiążącego)

• region A ma aktywność transferazy i przenosi ADP z NAD (dinukleotyd

nikotynamidoadeninowy) na białko G

(białko G „hamujące”)

• rybozylowane białko G

nie jest zdolne do wiązania i hamowania cyklazy adenylowej, co

doprowadza do objawów nadprodukcji cAMP komórkach

• pojawia się hipogligemia i wrasta możliwość anafilaksji

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Mikrobiologia – wykład 8 – o zakażeniach, odporności

Zagrożenia zakażeniem nie zmieniły się od wielu mln. lat natomiast zmieniają się środki

terapeutyczne i to nas właśnie poniekąd ratuje.

Ciekawe jest, że 1/3 zgonów spowodowana jest chorobami infekcyjnymi – więcej zgonów

powoduje głód oraz urazy i wypadki [w tym wypadki samochodowe, lotnicze, kolejowe,

motocyklowe, rowerowe, deskorolkowe, wrotkowe, hulajnogowe, windsurfingowe, zderzenia

taknowców, kraksa stacji MIR ze statkiem transportowym Progres na skutek defektu modułu

PIERD – prototypowy inercyjny emiter rotacyjno-defleksyny, wypadki tramwajowe,

autobusowe, TIR-owe, śmierć kierowców Maluchów w skutek przyspieszenia 30G, które

odczuwa człowiek podczas przyspieszana na IV biegu – a więc jak śpiewa Skiba: „Mały Fiat

przetrwa jeszcze 1000 lat!” Brawa dla niego!]

Organizm reaguje na zakażenia odpowiedzią odpornościową, której zadaniem jest zniszczenie

czynnika zakażającego lub przynajmniej ograniczenie jego działalności. Mechanizmy obronne

człowieka osiągnęły maksymalny poziom efektywności, jednak drobnoustroje ciągle zwiększają

swoją wirulencję.

Wyróżniamy:
• odporność naturalną (wrodzoną, nieswoistą)

• odporność nabytą (swoistą) składającą się z odp. komórkowej i humoralnej.

TEKST UMORALNIAJĄCY: „w 10 min. po wypaleniu papierosa zmniejsza się efektywność

odporności”.

Dawka zakażająca patogenem odgrywa olbrzymią rolę w strategii pokonywania mech.

odpornościowych. I tak np. w 1956/7 r. Krulezniew badał upośledzone umysłowo dzieci [ufff,

jakie to szczęście, żem się trochę później urodził], zakażał je WZW typu A i okazało się, że

dawka kału z wirusem A zap. wątroby zawsze prowadząca do choroby wynosi 1 g. Z kolei w

przypadku Wirusa B starczy 0,025 ml surowicy (2,8 × 10

cząstek HBV). Ze względu na

stosunkowo małą dawkę zakażającą na listach terrorystycznych znajdują się wirus Ebola (1-

10 sztuk), wąglik (2000 przetrwalników w aerozolu).

Podobno 95% studentów AM posiada przeciwciała przeciw WZW A – to znaczy, że każdy zjadł

w swym życiu min. 1 gram kupy!!! [ja tam wolę z ketchupem… bo wg starej maksymy z

branży spożywczej: „w pomidorach nic nie widać i każdy syf da się w przemycić”].

Wysoka dawka patogenu przełamuje barierę odpowiedzi naturalnej…
Odporność naturalna
• niezwykle istotna w zapobieganiu rozwoju zakażenia

• w następstwie kontaktu z patogenem, jeśli odporność nie jest upośledzona (prawidłowe

odżywianie, brak stresu) reaguje na czynnik zakażający, powoduje brak choroby

(oczywiście jeżeli dawka nie przełamie wydolności mechanizmów naturalnych)

• Mechanizmy:

1. Brak swoistości – skierowanie przeciwko różnym patogenom

2. Nie jest zależna od kontaktu z czynnikiem chorobotwórczym (nie jest zależna od

immunizacji, czyli „edukowania” mech. odpornościowego do swoistej odpowiedzi wobec

danego drobnoustroju jak w przypadku odp. nabytej)

3. Nie posiada pamięci immunologicznej

4. Nie podlega restrykcjom tkankowym, niezależna od HLA

Odporność naturalna ulega zmniejszeniu w wyniku, jak już wspomniano niedożywienia, stresu,

zwiększonej pracy. W sposób naturalny zależny od cyklu menstruacyjnego (u kobiet co 28-30

dni następuje obniżenie zdolności odpornościowej). [Biedne jesteście – nie dość, że gorzej

tolerujecie alkohol, to jeszcze co 20 dni macie zmniejszoną odporność…] [Tej! Lizus! Lizus!]

Jeżeli więc połączymy te dwa czynniki (obniżenie odporności oraz zwiększenie dawki patogenu)

nastąpi choroba infekcyjna.

5. Skład odp. naturalnej
• spontaniczne wł. ochronne osocza (w skład tego sytemu wchodzi działanie bakteriobójcze

dopełniacza)

• zespół kom. krwi, fagocytów wywołujących odp. spontaniczną kom. odp. nat.

6. Naturalne mechanizmy ochronne
• bariery anatomiczne (np. naskórek) – jak nas pies pogryzie to go przerwie i można dostać

wścieklizny [od nietoperza też… – mam w tym doświadczenie ;-)]

• fagocytoza

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

• bezpośredni kontakt aktywuje limfocyty cytotoksyczne

• czynniki osoczowe: układ dopełniacza, interferon, lizozym

• płyny ustrojowe – pot, łzy, sok żołądkowy, czy półsyntetyczny olej przekładniowy o klasie

lepkości SAE 80W90

Odporność nabyta

–

jest związana z pozostawieniem pamięci immunologicznej

–

jest swoista

–

musi być spowodowana immunizacją ustroju

–

odp. nabytą dzielimy na czynną i bierną

–

odp. ta jest szybsza od „pistoletu maszynowego” – wiadomo kto powiedział tak kultowy

tekst

1. Odp. czynna naturalna jest związana z procesem immunizacji w wyniku przechorowania.

Dzięki temu układ wyedukowany i może szybko i swoiście odpowiedzieć przy następnym

kontakcie z danym patogenem.
Odp. czynna sztuczna

następująca przez podanie mikroorganizmów, np. przez

szczepienie –odp. czynna [„pytający”] to tak, jakby ktoś kupił gorzelnię, by robić sobie

wódkę [Lodowa RULZ]

2. Odp. bierna naturalna to otrzymywanie przeciwciał od matki razem z mlekiem matki, czy

przez łożysko

Odp. bierna sztuczna

to podanie przeciwciał (np. w przypadku jaglicy), czyli gotowych

produktów; jest ona krótka, przemijająca, stosowana tylko w wypadku konkretnej choroby

np. przy ukąszeniu jadem żmii podanie antytoksyn

Odp. bierna [„pytający”] – to tak, jakby ktoś pił wódkę

Procesy aktywujące poszczególne etapy odpowiedzi immunologicznej

Dopełniacz [inaczej komplement] – opis „klasycznej” drogi aktywacji

1. przynajmniej 2 przeciwciała muszą połączyć się z kom. bakteryjną w odległości co

najmniej 20 nm.

2. takie przyłączone przeciwciała doprowadzają do fazy aktywacji dopełniacza – aktywacja

białka C1q (DROGA KLASYCZNA), czyli połączenie się w/w kompleksu z pierwszą

składową kończące się powstaniem C3b [Pe$eT jak masz ochotę to narysuj ten

przepiękny wazon z tulipanami…] [Ja bardziej od tulipanów wolę stokrotki i… piwonie :)

– Pe$eT]

BAKTERIESIA

⇒ C1R ⇒ C1S

⇒ aktywacja

dopeіniacza

Chryzantemy zіociste

Pуіlitrуwka po

czystej

Gratulujemy Panie Pe$eT!

Wygrał Pan główną nagrodę w
konkursie na rysunek abstrakcyjny –

Pana chryzantemy zrobiły furorę…

Ach, te płatki… Aż nam mowę
odebrało…

Jeszcze nie rozstrzygnięto konkursów

na realizm i naturalizm, ale wg naszej
spec-komisji ma Pan duże szanse z tą

„półlitrówką”…

P.S. W nagrodę dla Pana skrzynka

„Wódki Lodowej™”

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

O.K. – rysunek jest, a teraz… o co w nim chodzi: to na dole ma się kojarzyć z tulipanami w

wazonie [mnie bardziej kojarzy się z taką piosenką, gdzie śpiewają „Chryzantemy złociste w

półlitrówce po czystej, stoją na fortepianie i nie podlewa ich *** nikt” – i to również

przedstawiłem na schemacie]. Ale o co w nim chodzi: mianowicie po opłaszczeniu bakterii

przeciwciałami [to jest to cosik, co przypomina litery Y] wraz z dopełniaczem dochodzi do jego

aktywacji poprzez kaskadę reakcji, czego skutkiem ostatecznym jest likwidacja drobnoustroju.

Do kompleksu: bakteria-immunoglobuliny, przyczepia się składowa C1q dopełniacza, która to

rzekomo jest podobna do wazonu z chryzantemami… – sorry – tulipanami

3. Faza atakowania błony komórkowej
• faza tworzenia MAC – kompleksu atakującego błonę (membrane attack complex)

• tworzenie składowych: C5,6,7,8,9 (czyli C5-C9) – kompleks atakujący błonę komórkową

• fosfolipazy C8 i C9 niszczą liposacharyd, a ten jest obecny tylko w Gram– wobec tego nie

zabija Gram+

• droga klasyczna stanowi odp. nabytą (ponieważ wymaga udziału przeciwciał), natomiast

droga alternatywna – odp. naturalną (nie wymaga udziału przeciwciał).

Aktywacja na drodze alternatywnej polega na bezpośredniej aktywacji dopełniacza (składnik

C3b) przez patogen (przez białka „properdyny”??). Ostatecznie tworzą się „pory” w błonie

zewnętrznej bakterii, przez które wylewa się cytoplazma z komórki i następuje jej śmierć.

Lizozym [muramidaza]

• odkryty 1922 r. przez A. Fleminga (a ten naukowiec odkrył jeszcze potem w 1928

penicylinę i dostał Nobla 1945) [Pe$eT – a więc również wraz z nagrodą 50 000$ – czyli

nawet nie mógł sobie kupić gorzelni, ale spory zapas „Wódki Lodowej™” to i owszem!!!]

• enzym z grupy hydrolaz, niszczy wiązanie pomiędzy kwasem N-acetylomuraminowym a N-

acety-loglukozoaminą powodując rozbicie ściany komórkowej [patrz rysunek str. 5

przestawiający budowę mureiny – głównego składnika ściany komórkowej]

• niewrażliwe na lizozym są bakterie Gram–

• najwięcej znajduje się w białku kurzym

Interferony:

• są to czynniki odp. naturalnej, przeciwirusowej niespecyficznej. Nie działają bezpośrednio

przeciwwirusowo, przez swoje mechanizmy indukują w kom. stan przeciwwirusowy w

następstwie kontaktu z wirusem.

• Nie mają swoistości w stosunku do wirusów, ale są swoiste gatunkowo (zwierzęcy

interferon nie działa u ludzi).

• są glikoproteinami i wyróżnia się ich 2 typy:

− typ I – alfa i beta (α i β) – kodowane przez geny na chromosomie 9, receptor przez

geny na chrom. 21 (alfa produkowany przez leukocyty, beta przez fibroblasty)

− typ II – gamma (γ) – kodowane przez geny na chrom. 12, receptor przez geny na

chrom. 6 (gamma produkowany jest przez aktywowane limfocyty i komórki NK)

• I sposób działania: wnikają do kom., do jądra komórkowego, gdzie elementem docelowym

dla nich jest ISRE; po jego aktywacji następuje ekspresja genów, aktywacja 2’5’-

oligoadenylowej syntetazy prowadząc do stymulacji endonukleaz i w następstwie

zahamowania translacji wirusowej białka

• II sposób działania: aktywacja kinazy proteinowej następnie fosforylacja czynnika elongacji

powoduje to zablokowanie transfomacji wirusowej, potem zahamowanie translacji białek

wirusowych

Bajka nr 2 (rok 2003) – kinazy tyrozyny Jak1 i Jak2 ⇒ transdukcja sygnału z receptora

interferonu prowadzi do aktywacji w jądrze komórkowym ISRE, czyli elementu docelowego, co

powoduje transkrypcję 50-100 genów, a w efekcie aktywację kinazy proteinowej (fosforylacja

EF-3 = czynnika elongacji 3 i zahamowanie translacji białka) i aktywacja oligoadenylanowej

syntetazy (degradacja DNA)…

Uwaga

: Zdrowa osoba nie może jednocześnie chorować na dwie choroby wirusowe. 1 wirus

indukuje stan przeciwwirusowy w kom., który trwa kilka dni i prowadzi do eliminacji tego

zakażenia wirusowego. [Pe$eT – ale potem powiedziano znamienne słowa, że jest to możliwe,

jeśli dwa wirusy wnikną jednocześnie np. WZW B i D]. Ale możliwe jest (i często się zdarza), że

przy chorobie wirusowej występuje druga choroba (wskutek „nadkażenia” bakteryjnego…)

Siła działania interferonu:
• uwidoczniona najsilniej w okolicy 5 dnia od zakażenia, powoli niknie w okolicy 9

• choroba rozwija się tym szybciej, im gorszy posiadamy układ odpornościowy

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Fagocytoza
• Odkryta przez Miecznikowa w 1883 r. (Nobel – 1910 r.)

• Posiadamy 126 bilionów fagocytów wymienianych przynajmniej raz na dobę

• Fagocytoza przebiega w dwóch etapach:

• I faza = ingestion – wychwytywanie i pochłanianie kom. obcej

• II faza = digestion – trawienie wewnątrzkomórkowe odbywające się przez połączenie

lizosomu z fagosomem (blokowanie tworzenia fagolizosomu obserwujemy przy

zakażeniu riketsjami, chlamydiami, gronkowcami, paciorkowcami, Salmonella typhi)

Niektóre patogeny używane są jako broń biologiczna, którą dzielimy na:

1. kategoria A – patogenny o wysokiej zakaźności i powodujące bardzo wysoką śmiertelność,

np. Bacillus antracis (dawka: 2000 przetrwalników w aerozolu), Yersinia pestis – dżuma

(dawka od 100 do 900 kom. bakteryjnych), Francisiella tularensis (dawka od 20 do 50 kom.

bakteryjnych), wirusy gorączek krwotocznych (dawka od 1 do 10 j.)

2. kategoria B – umiarkowana śmiertelność i umiarkowana rozsiewalność, np. rodzaj Brucella,

Salmonella, Chlamydia psittaci i Coxiella burnetti, wirusy przenoszone przez komary, np.

wirus zapalenia mózgu

I na koniec światła myśl podsumowująca wykład „Chorujemy tak, jaki mamy układ

immunologiczny” – i za te słowa serdecznie dziękujemy kończąc wykład.

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Mikrobiologia – wykład 9 – szczepionki

Historia szczepionek

O tym, że nasze rewelacyjne i ukochane szczepionki mają fantastyczną historię wie nawet

dziecko, w każdym razie tu jest to, co podano na wykładzie:
• W 1900 r. odbyła się promocyjna… epidemia błonicy. Wówczas to ktoś wpadł na genialny

pomysł, by chorym podawać surowicę od ozdrowieńców. Chorzy leczeni w ten sposób

przeżywali w większym odsetku niż tzw. „grupa kontrolna”. Był to pierwszy raz, gdy

zastosowano seroterapię. Potem dostali nawet za to Nobla. Później wprowadzono nawet

metody leczenia seroterapią takich niewiarygodnie brzydkich chorób, jak: tężec, czy

botulinizm

• Fantastyczna szczepionka przeciw ospie została skonstruowana i wprowadzona do użytku w

1796 r. przez lekarza wiejskiego z Anglii – Edwarda Jennera. On to bardzo dokładnie

przyglądał się mleczarkom [amator świeżego mleka/mleczarek :)] zauważył dwie rzeczy:

mleczarki [wg Wykładowcy „dójki” vel „dojarki”] w małym odsetku padają ofiarami

ospy w czasie epidemii ospy

na rękach jednak mają krosty takie jak krowy, gdy chorują na ospę krowią

[krowiankę]

dodatkowo przechodzą tę chorobę [krowiankę] stosunkowo łagodnie

• O.K. Zauważył 3 rzeczy – nie ważne – w każdym razie stwierdził, że może da się zakazić

człowieka krowią ospą, ten ją przechoruje i nie będzie chorował na zwykłą ospę. Tak też

zrobił 14 V 1796 r., gdy zaszczepił 12-letniego chłopca. Potem nawet [nie dam głowy]

zaszczepił się sam i próbował się zakażać ospą, ale bezskutecznie – szczepionka działała.

Jego doświadczeniom początkowo nikt nie dawał wiary, ale już coś koło 1801 r. cała armia

Wielkiej Brytanii musiała się szczepić przeciw ospie [zobaczcie też na początek wykładu nr

1 – jak dla mnie, to Imć Pan też ma tylko „dójki” w głowie, bo to już 2 raz, kiedy o nich

mówi tę bajkę…]

• Szczepienie wg Jennera polega na skaryfikacji [zrobienie blizny] na skórze ramienia i

zakażeniu ospą krowią (krowianką)

Definicja szczepionki

Jako szczepionkę rozumiemy biologiczny preparat zawierający antygen danego patogenu,

który wprowadzony do ustroju powoduje powstanie odporności nabytej i zapobiega rozwojowi

choroby wywołanej przez patogen. [Ufff…]

UWAGA! Należy pamiętać, że szczepionka chroni przed chorobą, a nie zakażeniem! Mimo, iż

szczepionka powoduje powstanie immunologicznej bariery odpornościowej dla danego

patogenu!

Cel szczepienia

Zapewnienie bariery indywidualnej oraz populacyjnej (zwłaszcza w okresie dziecięcym).

Pożądane cechy szczepionek

Życzylibyśmy sobie, żeby szczepionki charakteryzowały się następującymi cechami:

• Skuteczność

Szczepionka ma zapobiegać chorobie, niekoniecznie infekcji

Szczepienie ma dawać długotrwałą odporność

Ma ona indukować odpowiednią gałąź odpowiedzi immunologicznej

• Bezpieczeństwo – jak najmniej efektów ubocznych

• Stabilność

Preparat powinien długo zachowywać swoją aktywność

Nie może dochodzić do rewersji w formę wirulentną

Powinna być łatwa do transportu i przechowywania

• Cena – możliwie najniższa, no najlepiej gdyby do szczepionki w ogóle ktoś dopłacał ;)

Czynniki utrudniające postęp w tworzeniu szczepionek

• Brak pełnego zrozumienia mechanizmów patogenezy chorób zakaźnych, jak też reakcji

immunologicznych

• Względy ekonomiczne – często bardziej opłacalne są badania nad wprowadzaniem

nowych leków

• Względy etyczne – np. AIDS jest chorobą człowieka i nie bardzo jest jak przetestować

szczepionkę (brak „ochotników”)

• Względy organizacyjne – brak koordynacji badań nad szczepionkami

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Stare, tradycyjne, klasyczne, sprawdzone szczepionki:

1. Szczepionki zawierające żywe drobnoustroje:

a. Szczepionki zawierające drobnoustroje o pełnej wirulencji

• jedyna – ospa krowia (krowianka) – szczepienie to daje odporność na ospę

prawdziwą

b. Szczepionki zawierające żywe, atenuowane [awirulentne, pozbawione zjadliwości]

patogeny

• wąglik – w 1881 r. L. Pasteur podgrzał kolonię wąglika do 42°C

• gruźlica – prątka TB odkrył Koch, natomiast szczepionkę opracowali Calmette-Guérin

[Bacillus Calmette-Guérin]. Szczepionkę otrzymano drogą pasażowania aż 231 razy

prątka Mycobacterium bovis na podłoża z żółcią. Trwało to ładnych parę lat,

pierwszy raz szczepionkę zastosowano w 1921 r.

• MMR – mumps [świnka], measles [odra], rubeola [różyczka] – szczepionka ta u

osób immunoniekompetentnych może spowodować rewersję wirulencji

• polio – szczepionka doustna Sabina (lata 50. XX w.) zawiera atenuowane wirusy.

WHO stawia sobie za cel eradykację polio [jak dotąd praktycznie eradykowano ospę]

• szczepionki tego rodzaju zawierają żywe drobnoustroje i istnieje możliwość

odtworzenia wirulentnego genotypu – a więc rewersja do wirulencji.

• są to najskuteczniejsze szczepionki – indukują bowiem powstanie odporności

komórkowej i humoralnej

• przeciwwskazaniami do stosowania tego rodzaju szczepionek są:

• osoby z niedoborami immunolog. – pierwotnymi i wtórnymi [leczenie,

nowotwory]

• uważać w ciąży (szczególnie z różyczką)

2. Szczepionki zawierające zabite drobnoustroje [ładniej mówiąc: „inaktywowane”]

• polio – szczepionka Salka – zawiera 3 typy wirusów polio [ubitych formaliną]

• Vaxigrip – szczepionka na grypę

• DiPerTe – no nie cała… zabite są tylko pałeczki krztuśca [pertussis]

• ich zadaniem jest indukcja powstania odporności humoralnej

• dają stosunkowo krótkotrwałą odpowiedź, stąd konieczność częstego ich

powtarzania –patrz kalendarz szczepień

3. Anatoksyny

• anatoksyna to przekształcona na drodze procesów fizycznych toksyna bakteryjna,

która traci właściwości toksyczne („odzjadliwiona” toksyna), zachowując właściwości

antygenowe [preparat pozbawiony właściwości toksycznych, ale immunogenny, to

toksoid]

• podanie anatoksyny spowoduje wykształcenie przeciwciał przeciwko toksynie danej

bakterii

• anatoksyna tężcowa – znajduje się m. in. w szczepionce DiPerTe

• anatoksyna błonicy – na wykładzie były dwa rodzaje otrzymywania tej anatoksyny –

podgrzanie toksyny do 58°C, względnie po podgrzaniu w 37°C w obecności

formaldehydu – metoda Ramona

Nowe szczepionki – tzw. „szczepionki nowej generacji”

• nowe szczepionki atenuowane produkujemy dzięki inżynierii genetycznej – atenuację

wywołujemy poprzez wprowadzenie delecji genów wirulencji – takim patogenom nie

grozi więc rewersja do wirulencji

• szczepionki koniugowane – łączą one określony składnik drobnoustroju patogennego

nośnikiem – zwykle anatoksyną. W ten sposób można np. umieścić w szczepionce PRP –

fosforan-fosforybozylo-rybitol. Tak produkowana jest szczepionka

przeciwmeningokokowa, zawierająca wielocukry A i C

• szczepionki zawierające tylko składnik patogenu – np. szczepionka przeciw wirusowi

zapalenia wątroby typu B jest to tylko antygen HBsAg tego wirusa, produkowany przez

rekombinowane drożdże (transfekowane)

Miejsce szczepionek we współczesnej medycynie
• Dziś mamy szczepionki na około 80 chorób zakaźnych

W dalszym ciągu nie ma szczepionek na:

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

BAKTERIE:
• rzeżączka

• kiła

• trąd

WIRUSY:
• AIDS

• wirus gorączki krwotocznej [Ebola]

• HCV

• wirus Epsteina-Barr (mononukleoza zakaźna)

[na te dwie ostatnie być może niedługo]
• współczesne szczepionki wymagają przeważnie minimum dwukrotnego podania w odstępie

4–6 tygodni. Dlaczego wyjaśnia wykres:

patogen

Ig M

Ig G

patogen

Odpowiedź

pierwotna

Odpowiedź

wtórna

Szczepimy min. 2 razy, żeby wywołać odpowiedź wtórną, a odstęp jest potrzebny, by układ

immunologiczny przygotował się do niej. Po takim szczepieniu przez dłuższy czas mamy

przeciwciała we krwi

• nie podajemy szczepionek atenuowanych przed 9 m-cem życia, ponieważ immunoglobiny

matki obecne we krwi dziecka mogą ją inaktywować.

Dział badawczo–rozwojowy poleca:

• Przyszłością szczepionek są niewątpliwie szczepionki genetyczne. Tego rodzaju

szczepionki zawierają DNA patogenu opłaszczone cząsteczkami złota. Takie właśnie

DNA jest wstrzykiwane pacjentowi i daje odporność

• Szczepionki transgeniczne są również istotnym kierunkiem rozwoju – często w

badaniach wykorzystujemy patogenną dla roślin bakterię Agrobacterium fumetociens.

Bakterię tę wykorzystuje np. prof. Kapusta z Poznania, który prowadzi badania nad

szczepionkami w transgenicznej sałacie

• W metodzie tej najpierw preparujemy specjalny plazmid, który zawiera interesujący nas

antygen – np. HbS. Następnie plazmidem zakażamy bakterię, namnażamy ją i teraz

bakterią zakażamy np. sałatę. Kto zje sałatę – nabędzie odporność

• Problemem jest tu fakt, że jak mamy plantację pełną takich zmodyfikowanych sałat,

wówczas: tracimy kontrolę nad jakością szczepionki; ponadto szczepionka

transgeniczna ma małą trwałość inkorporacji, w zmodyfikowanych roślinach z czasem

spada ekspresja interesującego nas genu – jest więc mniej prawdopodobne

immunizowanie pacjenta

• Tym niemniej szczepionki genetyczne są niewątpliwie przyszłością szczepień

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Mikrobiologia – wykład 10

Jest to kultowy wykład, na którym wykładowca przez 15 minut bawił się zasłonami
Antybiotyki i chemioterapeutyki

• aktualnie jest dostępnych jakieś 200 preparatów

• zbyt częste stosowanie antybiotyków powoduje rozwój lekooporności, czyli do powstawania

szczepów opornych

• Mamy trzy podstawowe kryteria podawania antybiotyku

1. lekowrażliwość danego szczepu

2. właściwe optymalne stężenie w miejscu działania (procesu zapalnego)

3. właściwa dawka antybiotyku, zgodna z farmakokinetyką leku

• Poza tym skuteczność antybiotyku zależy od:

) umiejscowienia zakażenia i warunków tam panujących
) rozkładu antybiotyków przez enzymy

• o racjonalnym wyborze antybiotyku decydują badania mikrobiologiczne obejmujące

identyfikację drobnoustroju i określenie lekowrażliwości oraz lekooporności

• w związku z tym, że nie zawsze można z leczeniem zwlekać do otrzymania wyników [3 dni]

– leczenie wówczas rozpoczynamy od tzw. leczenia podstawowego, a gdy dostaniemy w

łapę wynik, to kontynuujemy leczenie w sposób „celowany” (leczenie celowane)

• „droga antybiotyku” zanim zostanie wprowadzony do użycia przebiega tak: najpierw 5 lat

badań podstawowych, następnie 7 lat badań klinicznych; koszty drobne – jakieś 75 mln $,

aktualnie jednak zbliżamy się do końca ery antybiotykowej [kasa się kończy czy jak?]

• penicylina – odkryta przez Fleminga w 1928r., Nobel za jej odkrycie nieco później – 1945 r.

(Fleming, Chain, Florey)

–

została wprowadzona w postaci oczyszczonej w 1941 r.

–

a teraz historyjka.... [początek jest C’Heminy – potem ja się produkuję] pewnego

słonecznego dnia [ja mam, że w 1941 r., a co do słonecznego dnia w Anglii – to ja w to

nie wierzę – idę w zakład, że była mgła! – Pe$eT], pewien policjant zaciął się podczas

golenia... koleś się zakaził i nastąpiła posocznica – nasz policjant umierał, podano mu

więc, jako królikowi doświadczalnemu, penicylinę – ale za późno i policjant zmarł, z tym

że jednak [o czym C’Hemina nie pisała] nasz milicjant z drogówki przeżył dłużej i miał

mniejszą gorączkę i bakteriemię, a problem polegał na tym, że podano ją za późno i w

sumie delikwenta można by uratować, ale Fleming miał za mało czystej penicyliny, więc

dał to, co miał – ale to było niestety za mało… i za późno [no i tu C’Hemina ma rację] –

tu swe 3 grosze doda Chirek: z tego co ja wiem, to tę penicylinę Fleming przez

przypadek odkrył, bo jak na faceta przystało, do sprzątania miał dwie lewe ręce…

wpieprzył pewnego razu brudne szlaki z bakteriami do zlewu i dał nóżkę z laboratorium,

ponoć zostawił otwarte okno nad zlewem, cosik mu ponoć przez to okno się wwiało,

osiadło na szalce i… spleśniało; no, a gdy Flaming zabrał się za sprzątnie, to się zdziwił,

że wokół pleśni na szalce była istna „strefa zero” – żadnej bakterii… No i co Wy na to,

Kobitki, tu niesprzątanie popłacało… [z tego powodu dobrowolnie rezygnuję z dyżuru

sprzątania w tym tygodniu… może coś odkryję…]

• stosowano ją masowo podczas II wojny światowej, nie nadążano wręcz z produkcją

[Związki zawodowe, czy co??? Odp. Chirka: Stary, toć zbyt był jak cholera – kiła wtedy

wręcz szalała (to ta 2-ga strona wojny…), a produkcja dopiero na rozruchu… A tak w

ogóle to polecam filmy wojenne i gwoli wyjaśnień niezrozumiałych obecnie tekstów

dodaję, że wtedy kiła się przymiot albo franca zwała (choroba „francuska”), a zmiany

kiłowe – zmianami francowatymi

]

• trzeba pamiętać, że następuje nawrót choroby po zbyt wczesnym odstawieniu

• sulfonamid – odkryty przez przypadek [jak dla mnie to standard]

• lizozym (też pierwsza pacjentka zmarła po podaniu)

Definicje:

Antybioza – antagonistyczne oddziaływanie jednego produktu drobnoustroju na inne

drobnoustroje.

Pod koniec XIX w. Virelli zauważył można hamować rozwój jednych drobnoustrojów innymi,

np. Vibrio z Pseudosomonas. [Ani C’Hemina ani Pe$eT nie mają pojęcia co kogo hamuje] – ale

jak już jesteśmy przy starych nazwach „tych chorób”, to wg książki z 1920 r. rzeżączka = tryper lub

wiewiór [tak, tak: wiewiór!], a wrzód miękki = szankier miękki

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

za to Pe$eT znalazł, że np. mikroflora powierzchni skóry działa dzięki antybiozie ochronnie, bo

np. St. epidermidis hamuje wzrost innych bakterii G+ (np. St. aureus, Bacillus), ale też

pewnych G– (np. E. coli, P. aeruginosa)
Antybiotyk

Jest to związek pochodzenia biologicznego zawsze posiadający swój wzorzec naturalny. Jest

produkowany przez drobnoustroje. Syntez i półsyntez dokonujemy na podstawie wzorca

naturalnego. Działa przeciwdrobnoustrojowo, bakteriostatycznie, hamuje wzrost, ewentualnie

bakteriobójczo

Chemioterapeutyk

Jest to preparat syntetyczny nie posiadający wzorca naturalnego, wytwarzany przez człowieka,

np. sulfonamidy, chinoliny, nitrofurany, nitrazole i in.

Antybiotyk nie jest tym samym co chemioterapeutyk!!!

Antybiotyki nie działają na wirusy, natomiast chemioterapeutyki mogą działać na wirusy.

Antybiotyki wytwarzane są:

• 70% przez bakterie [większość (60% z tych 70%) przez promieniowce Streptomyces]

• 20% przez grzyby

• poniżej 1% przez glony

Podział antybiotyków:

• antybiotyki β-laktamowe

• ansamycyny (ryfamycyny, np. ryfampicyna) – tzw. nowa grupa antybiotyków

• aminoglikozydy

• tetracykliny

• makrolidy

• glikozamidy

• glikopeptydy

Oksazolidynony (np. Linezolid) – są to antybiotyki nie są związane z żadną w/w grupą

antybiotyków, bo strukturalnie nie przypominają żadnego z w/w. Są to tzw. antybiotyki

syntetyczne.

Działanie antybiotyków jest skuteczne przez 5 dni, od 6 dnia terapii pozostają tylko szczepy
oporne na dany antybiotyk ⇒ zalecenie, by antybiotykoterapia trwała 5 dni.

Na początku terapii polecane są antybiotyki β-laktamowe (jako najbezpieczniejsze), a jeśli nie

zadziałał, to podajemy antybiotyki makrolidowe.

Antybiotyki inne niż β-laktamy działają bardzo szybko, bo działają na rybosomy bakteryjne.

Klonowanie się bakterii

• Mutacja genomu bakterii – czasem nawet jedna starcza do dalszego rozmnażania się.

Po zastosowaniu antybiotyku następuje wyselekcjonowanie takiej jednej zmutowanej

bakterii i z niej rozwija się populacja bakterii opornych. Wywoływane jest to przez

niewłaściwe dawkowanie antybiotyków – jak już wspomniano we wstępie. Selekcja

szczepów opornych zwiększa się z presją antybiotyków na drobnoustroje. Ponadto geny

oporności mogą być przekazywane pomiędzy bakteriami – np. poprzez transpozony czy

plazmidy

• Należy pamiętać, że jak leczymy pacjenta antybiotykiem, to po zakończeniu leczenia w

ustroju pozostają bakterie oporne na ten antybiotyk – więc podawanie go po krótkiej

przerwie nie ma większego sensu

• Jak podajemy komuś antybiotyk to trzeba zwrócić uwagę, czy mamy zamiar skopać d...

bakteriom G+ czy G–, bowiem G– mogą mieć w przestrzeni periplazmatycznej enzymy

rozkładające antybiotyki

Typy oporności bakteryjnej:
• wrodzona (naturalna) – wiąże się z chromosomalnie określoną strukturą bakterii

• wtórna (nabyta) – wiąże się z genami oporności, produkcją enzymów degradujących

antybiotyk np. beta–laktamowy jest niszczony przez β-laktamazy. Wszystkie bakterie

Gram– posiadają te enzymy, mimo to stosujemy leki antybiotyki β-laktamowe pamiętając

jednakże o tym, że musimy jakby „pokonać tor przeszkód z tych enzymów” podając razem z
antybiotykiem broker β-laktamaz

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

WSTAWKA INFORMACYJNA: PBP – białko wiążące np. penicylinę, przez które działają β-

laktamy, znajduje się w zewnętrznej warstwie błony cytoplazmatycznej

Mamy więc następujące rodzaje oporności wtórnej:
• synteza związków powodujących degradację antybiotyku – np. przez β-laktamazy

• aktywny wyrzut antybiotyku z komórki (zjawisko „reflux”) – pompa wyrzucająca antybiotyki

z komórki

• zaburzanie bariery przepuszczalności (przepuszczalności ściany komórkowej)

• modyfikacja miejsca docelowego, własnych receptorów dla antybiotyków, np. zmiana białka

z PBP na PBP2A (odpowiada za to gen „mec A”)

TABELA – OPORNOŚĆ WRODZONA (NATURALNA) BAKTERII NA ANTYBIOTYKI

Rodzaj drobnoustroju

Niedziałające antybiotyki

Chlamydie

β-laktamy

Enterokoki cefalosporyny, penicylina benzylowa (niski poziom

oporności)

Mykoplazmy

β-laktamy

bakterie z rodziny Enterobacteriaceae makrolidy, antybiotyki glikopeptydowe
paciorkowce – Streptococcus aminoglikozydy
Pseudosomonas

penicylina benzylowa, cefalosporyny I i II generacji,

tetracykliny, aminopenicyliny, aminopenicyliny +

inhibitory β-laktamaz, linkozamidy

szczep MRSA (metycylinooporne szczepy gronkowca złocistego) – jest aktualnie oporny na

metycylinę, antybiotyki beta-laktamowe, aminoglikozydy, makrolidy, tetracykliny. Ostatnią

szansą są antybiotyki glikopetydowe, ale stosujemy je tylko w ostateczności ze względu na

zaobserwowaną już oporność i na te antybiotyki (wankomycyna i teikoplanina), oporność ta

jest spowodowana nabyciem genu mecA, który powoduje zmianę receptora PBP na PBP2A

Antybiotyki Mechanizm

działania Efekt

beta-laktamowe hamują biosyntezę ściany kom. wskutek

blokowania transpeptydacji peptydoglikanu

poprzez kowalencyjne wiązanie PBP

bakteriobójczy

aminoglikozydy

(nie działają na

beztlenowce)

hamują biosyntezę białka poprzez wiązanie się z

podj. 30S rybosomu i zakłócenie odczytu kodu

genetycznego, stosować jednak ostrożnie z

powodu możliwych powikłań nefro- i

ototoksycznych (uszkodzenie nerek i słuchu)

bakteriobójczy

glikopeptydowe hamują biosyntezę ściany komórkowej poprzez

blokowanie syntezy prekursorów peptydoglikanu

bakteriobójczy

linkozamidy,

klindamycyna

hamują biosyntezę białka poprzez wiązanie się z

podj. 50S rybosomu i blokowanie elongacji

łańcucha peptydowego

bakteriostatyczny

makrolidy hamują biosyntezę białka poprzez wiązanie się z

podj. 50S rybosomu i blokowanie translokacji

tRNA

bakteriostatyczny w

wys. stęż.

bakteriobójczy (wobec

paciorkowców)

tatracykliny hamują biosyntezę białka poprzez wiązanie się z

podj. 30S rybosomu i blokowanie przyłączenia

tRNA – nie podawać poniżej 12 r.ż. ponieważ

działają toksycznie na chrząstkę

bakteriostatyczny

ketolidy podobne do

makrolidów

mech. analogiczny do makrolidów, ale 10 ×

silniej wiąże

?...

chinolony działają na gyrazę bakteryjną (enzym niezbędny

do prawidłowego ułożenia DNA w chromosom) –

nie podawać poniżej 12 r.ż., ponieważ odkłada

się w chrząstce

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

ansamycyny

(ryfamycyny)

działa na polimerazę RNA zależną od DNA,

blokuje więc transkrypcję (stosowane w leczeniu

przeciwprątkowym)

glikozamidy hamują translację białka bakteryjnego

sulfonamidy

jako analogi PABA, blokują syntezę kwasu

foliowego potrzebnego do syntez zasad

azotowych

bakteriostatyczne

β-laktamy dają zablokowanie usieciowania i syntezy peptydoglikanów. Dochodzi do autolizy

kom. bakteryjnej w wyniku aktywacji autolizyn, efekt po 6-8h. Dokładnie blokują

transpeptydazę, która jest enzymem z grupy PBP, umożliwiającym właściwą syntezę

peptydoglikanów.

Antybiotyki i chemioterapeutyki mogą działać na różnych poziomach biosyntezy bakteryjnego

genomu
• na etapie DNA – chemioterapeutyki (np. kw. chinolowy) działają cytotoksyczne, ponieważ

dzięki ich zastosowaniu następuje inhibicja gyrazy DNA i topoizomerazy IV

• na etapie transkrypcji – działa np. ryfampicyna, dzięki niej następuje inhibicja polimerazy

RNA zależnej od DNA

• na etapie blokowania translacji – makrolidy, linkozamidy, linkomycyna (hamują jednostkę

50S rybosomu), tetracykliny (hamują wiązanie tRNA z jednostką 30S rybosomu)

Złote myśli:

• aminoglikozydy zwiększają efekt bójczy β-laktamów

• tetracykliny (np. doxycyklina) mają określone wskazania:

)  zakażenia mykoplazmowe i ureaplazmowe
)  chlamydiozy
)  riketsjozy i Coxiella burnetti
)  cholera
)  choroby odzwierzęce (np. rularemia, bruceloza)

• makrolidy (np. erytromycyna, azytromycyna) działają na bakterie Gram+, a nie działają na

Gram– (np. pałeczki z rodziny Enterobacteriaceae), są skuteczne wobec bakterii spiralnych

(np. Helicobacter pylori)

• linkozamidy (np. dalacyna) działa na bakt. beztlenowe

• glikopeptydy – antybiotyki ostatniej szansy w zakażeniach szczepami MRSA, czy

enterokokami

• β-laktamy są nieskuteczne w leczeniu z powodu bakterii Gram–

Niektóre chemioterapeutyki:
) sulfonamidy – są antagonistami PABA (kw. paraaminobenzoesowego) [zastępują go w

reakcji tworzenia folianu: glutaminian + PABA + pterydyna → kw. foliowy]; sylfonamidy

działają bakteriostatycznie

ale… biseptol = Bactrim = mix trimetoprimu z sulfametoksazolem w stosunku 1:5 – on daje

zaburzenia powstawania kwasu foliowego. Bimetoprimol = trimetoprim blokuje powstanie

aktywnej postaci kw. tetrahydrofoliowego, działając na reduktazę kw. foliowego, a

sulfametoksazol blokuje powstawanie samego kwasu foliowego [jest analogiem PABA]; ta

mieszanka sulfonamidu z trimetoprimem jest bakteriobójcza

[dla przypomnienia – tetrahydrofolian jest potrzebny do produkcji zasad azotowych ⇒

DNA/RNA]

TABELKA Z PODZIAŁEM CEFALOSPORYN wg Willamsa (1987 r.) zrobiona z uwzględnieniem

działania przeciwbakteryjnego danych preparatów [bo ten klasyczny podział „na generacje”

jest z punktu widzenia praktycznego do d…, bo nie ma nic wspólnego ze stosowaniem, a

jedynie kolejnością wprowadzania preparatów na rynek…]

Klasa cefalosporyn Aktywność przeciwbakteryjna

Preparaty

(doustne

cefalosporyny)

dobra aktywność wobec Gram+, a wobec

pałeczek Gram- nieco mniejsza od aktywności

ampicyliny, amoksycyliny

Cefadroksyl, Cefaleksyna,

Cefradyna, Cefaklor

I wysoka

aktywność wobec G+

Cefalotyna, Cefapiryna,

Cefazolina

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

II wysoka

aktywność wobec Enterobacteriaceae,

H. influenzae, N. gonorrhoeae

Cefamandol, Cefepim,

Cefotaksym, Ceftriakson,

Cefuroksym, Cefuroksym

aksetyl, Cefpodoksym

proksetyl, Cefetamet

piwoksyl

III wysoka

aktywność wobec Pseudosomonas Cefoperazon,

Cefsulodyna,

Ceftazydym

(cefamycyny)

aktywność wobec Bacteroides (bakt.

beztlenowych nieprzetrwalnikujących)

Cefoksytyna, Cefotetan

BADANIE LEKOWRAŻLIWOŚCI

Metoda krążkowo-dyfuzyjna

pozwala na zbadanie, czy dany szczep bakterii jest oporny na dany antybiotyk, czy nie.

Pozwala uniknąć błędów w zastosowaniu antybiotyków, na które bakterie są oporne.

Wynik przedstawiany jest za pomocą liter:

„SIR” oznaczających:
-

S (susceprible) – wrażliwy szczep na ten antybiotyk

I (intermediate) – pośredni wynik leczenie jest trudne do prowadzenia, ale jeśli częstość

podawania (możemy zwiększyć dawkę) to skuteczność tego leczenia jest możliwa.

Streptomycyna nie może mieć zwiększonej dawki!

R (resistant) – oporny, leczenie tym lekiem jest bezsensowne bo szczep posiada mechanizm

odporności

A tak w ogóle to kiknijcie do załączonego artykułu Profa o „Leczeniu chorób bakteryjnych”…

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Mikrobiologia – Wykład 11 – Wirusologia

Wstęp
•

•

Ludwik Pasteur – wprowadził określenie wirus dla nazwania „jadu”, nigdy przecież wirusa

nie widział. Wprowadził również szczepionkę przeciw wściekliźnie

Iwanowski – stwierdził, że mozaikową chorobę roślin wywołuje „nieprzesączalny czynnik” –

odkrywa pierwszego wirusa roślin

1915-17 r. – Anglik i Kanadyjczyk odkrywają bakteriofagi

1901 r. – prymitywnie opisany pierwszy wirus człowieka – wirus żółtej febry [febra =

gorączka]

Pochodzenie wirusów:

1. Teoria komórkowa:

bakterie stanowią ewolucyjne źródło wirusów

wirusy ewoluowały z kom. prokariotycznych 2 mld. lat temu

2. Nowsze (od 1986 r.) – wirusy powstały z samoreplikujących autonomicznych molekuł

)  istnieje 15 tys. gatunków bakterii
)  istnieje 4 tys. gat. wirusów (zgromadzone w 28 rodzinach)
)  przeciętnie bakteria ma 1000-20000 nm
)  wirusy są od 10 do 100

× mniejsze od bakterii (oglądany w mikroskopie elektronowym);

największym wirusem jest w. ospy prawdziwej [którego teoretycznie się pozbyliśmy dzięki

Jennerowi], przeciętny wirus ma 20-400 nm

Pod względem wielkości wyróżniamy:

wirusy małe 10-50 nm

wirusy średnie 50-150 nm

wirusy duże 150-400 nm (dorównują więc wielkością Chlamydiom – ich wielkość ok. 300

nm)

Cytacik: „Możemy porównać komórkę atakowaną i wirusa – jeśli przyjmiemy, że komórka to

arena cyrkowa (∅ 13 m), to wirusy są wielkości od orzecha do dyni”.

− pojedyncza cząstka wirusa to wirion

− jest to mały zakaźny mikroorganizm niekomórkowy zawierający jeden typ kw. nukleinowego

(albo DNA albo RNA – ale zawsze tylko jeden), stanowiący genom

− genom otoczony jest strukturalnymi jednostkami białkowymi (kapsomerami) tworzącymi

kapsyd

− genom + kapsyd = nukleokapsyd

− niektóre wirusy posiadają na zewnątrz kapsydu osłonkę glikoproteinową zawierającą

glikoproteiny wirusa wtopione w dwupokład lipidowy (pochodzący z błony komórkowej

gospodarza) i węglowodany [te wirusy, które mają otoczkę zwą się „osłonkowe”, te zaś,

które jej nie mają – „nagie” lub inaczej „bezosłonkowe”]

− gatunek wirusa – to zbiór wirusów o wspólnym replikacyjnym rodowodzie i zajmujące

wspólną „niszę ekologiczną” (wspólne wrażliwe komórki).

Cechy charakterystyczne wirusów:

są bezwzględnymi pasożytami wewnątrzkomórkowymi

nie namnażają się przez podział

replikują się w komórce (którą określamy mianem „permisywna”)

posiadają jeden typ kw. nukleinowego (albo DNA albo RNA)

nie zawierają peptydoglikanu [mureiny]

nie są wrażliwe na antybiotyki, ale mogą być wrażliwe na chemioterapeutyki

genom zawierający jeden typ kwasu nukleinowego jest dwuniciowy (ds – jak większość

DNA wirusów za wyjątkiem Parwowirusów) lub jednoniciowy (ss – jak w większości RNA

wirusów za wyjątkiem Reowirusów)

małe zawierają 32 kapsomery, Adenowirusy – 250, Herpes wirus – 162, Reowirusy – 92,

Papilloma – 72

te, które mają osłonkę (z lipoprotein i węglowodanów) nazywamy wirusami osłonkowymi,

glikoproteinowe kolce na ich powierzchni determinują proces wnikania wirusa do komórki

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

•

nukleokapsyd tworzy dwa typy symetrii:

–

bryłę wielościenną (ikozahedralną, kubiczną) – dwudziestościenna bryła o ścianach z

trójkątów, nadaje wirusom kształt kulisty (DNA, RNA-wirusy)

–

symetria helikalna [śrubowa – „kręta klatka schodowa”], co daje kształt wydłużony

(RNA-wirusy mają kształt kulisty lub wydłużony) – wszystkie z tym typem symetrii są

osłonkowe

kształt wirusa:

–

kulisty

–

nitkowaty (wydłużony)

–

pleomorficzny (mogą przybierać zarówno kształt kulisty lub wydłużony)

Uwaga: jest też wyjątkowy kształt „cegiełkowaty”, taki mają jedynie Poxwirusy

zawierają w genomie 3-200 genów (średnio 10-15)

posiadają genom haploidalny, jedynie rodzina Retroviridae posiada genom diploidalny (np.

wirus HIV)

wszystkie wirusy DNA posiadają cząsteczkę dwuniciowego DNA oprócz jednej rodziny –

Parvoviridae, które mają jednoniciowe i koliste DNA (np. ludzki parwowirus B-19)

wszystkie wirusy RNA posiadają cząsteczkę jednoniciowego RNA oprócz rodziny wirusów

nagich – Reoviridae, które mają dwuniciowe RNA (np. Rotawirus – patogeny dziecięce)

końcówka „-viridae” = rodzina, „-virinae” = podrodzina, np. Filoviridae – rodzina, Filovirus

–rodzaj, wirus Ebola – gatunek

Wirusy są sklasyfikowane w 28 rodzinach. Wirusy człowieka zostały sklasyfikowane w 2 rzędy:

Mononegavirales

– rząd (o „–” polarności)

–

Paramyxoviridae

–

Rhabdoviridae

–

Filoviridae

Nidovirales

– rząd (o „+” polarności)

–

Coronaviridae

–

Arterviridae

–

Picornaviridae

–

Flaviviridae

–

Caliciviridae

ss(+)RNA [jednoniciowy RNA o dodatniej polarności] – dodatnia polarność, tzn. identyczne

sekwencje ułożenia jak matrycowy RNA, ułożony w kolejności 5’ → 3’, on sam jest zakaźny,

bo nie wymaga dodatkowych białek do translacji, wykorzystuje do tego enzymy gospodarza

ss(–)RNA [jednoniciowy RNA o ujemnej polarności] – ujemna polarność = odwrotna

pozycja nukleotydów tzn., że RNA stanowi lustrzane odbicie matrycowego RNA. Stanowią

anty-genom nie mogą pełnić funkcji matrycowego RNA, są niezakaźne. Wirusy z taką

informacją genetyczną muszą mieć enzym odwrotną transkryptazę RNA (inaczej rewertazę

– polimerazę RNA zależną od RNA), umożliwiającą replikację genomu przez syntezę

komplementarnej cząsteczki RNA o dodatniej polarności, czyli takiej jak mRNA gospodarza.

Wirusy człowieka zawierają podwójną nić DNA z wyj. Parvoviridae (ludzkiego Parvovirus B19).
Podział:

Wirusy nieosłonkowe; DNA – linearny [z wyj. Papilloma i WZW-B (kolisty)]
•

•

Parvoviridae

(ssDNA)

Papillomaviridae

(dsDNA)

Adenoviridae

(dsDNA)

Poxviridae

(dsDNA) – ma własne polimerazy w wirionie

Wirusy osłonkowe DNA

Hepadnaviridae

(dsDNA) – na pewnym odcinku tylko jedna nić DNA, koliste, poza tym ma

własne polimerazy w wirionie

Herpesviridae

(dsDNA)

Wirusy nieosłonkowe RNA

Picornaviridae

(ssRNA)

Reoviridae

(dsRNA), dwuniciowy

Wirusy osłonkowe RNA

Togaviridae

, np. różyczki

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

•

Rhabdoviridae

, np. wścieklizny

Orthomyxoviridae

Arenaviridae
Retroviridae

Paramyxoviridae
Bunyaviridae

Wirusy a ich receptory komórkowe: NA BLACHĘ!!!
Herpesviridae

•

HSV-1 – siarczan heparanu

HSV-2 – siarczan heparanu

CMV, VZV, HHV-6,7 – siarczan heparanu

EBV – CR2 (CD21) limf. B

Adenoviridae

ADV 2, 9 – CAR, integryny

Hepadnaviridae

HBV – albuminowy rec. hepatocyta

Parvoviridae

HPV (human parvovirus) – szczep B19 – antygen P

Reoviridae

Reovirus

– kw. sialowy

Picornaviridae

Poliovirus

1,2,3 – PVR

Coxackievirus

A13, A 18, A21 – ICAM-1

Coxackievirus

B1-B6 – CAR

Rhinovirus

– ICAM-1

Rhabdoviridae

w. wścieklizny – receptor acetylocholinowy (r. ACh)

Paramyxoviridae

w. odry – CD46

Ortomyxoviridae

wirus grypy – kwas sialowy

Retroviridae

HIV1 – CD4 (CCR5 CXCR4 – koreceptory)

Fazy replikacji wirusowej

(z wykładu)

I. Faza adsorpcji (przyłączenia) wirusa do receptora

II. Faza penetracji – czyli wnikanie do wnętrza komórki

•

wirusy bezosłonkowe – wnikają do komórki przez receptor, nukleokapsyd „wślizguje

się” ⇒ wślizgiwanie

wirusy osłonkowe – na dwa sposoby:

a. przez proces fuzji osłonki wirusa z błoną cytoplazmatyczną komórki, za

pośrednictwem receptorów dochodzi do wniknięcia

b. endocytoza – np. wirus grypy, różyczki – tworzy się pęcherzyk endocytarny

[wewnątrz proces „fuzji wewnętrznej” – fuzja osłonki z pęcherzykiem co

określamy mianem wiropeksji]

Po wniknięciu do komórki wirus musi zostać rozebrany

III. Faza – faza odpłaszczania – dochodzi do uwolnienia kwasu nukleinowego

IV. Faza – faza eklipsy („zaćmienia”, „zanikania”) – zanik tożsamości fizycznej cząstki wirusa,

wirus nie jest widoczny w mikroskopie elektronowym, następuje tu synteza białek i

replikacja materiału genetycznego, zwykle trwa 1-27h (ale nawet i 8 lat, jak w przypadku

HIV), wyróżniamy tu fazy:

faza wczesnej transkrypcji

faza wczesnej translacji (prowadzi do syntezy enzymów)

faza późnej transkrypcji

faza późnej translacji (synteza kapsydu i białek replikujących materiał genetyczny)

w/w doprowadzają do gwałtownego namnażania – czyli replikacji

„Wirus to kaseta wideo, którą wkładamy do magnetowidu i odtwarzamy…”

V. Faza kondensacji („składania”) – jest to składanie (materiał genetyczny + białka) i

dojrzewanie

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Mikrobiologia – wykład 12 – kipiący niczem dąb Bartek

[określenie ASa]

WIRUSY
Zarys replikacji wirusów.

Zależnie od rodzaju materiału zawartego w danym wirusie cykl jego replikacji ma różny

przebieg. I tak dla wirusów zawierających odpowiednie kwasy nukleinowe przebiega

następująco:

1. dsDNA wirusy [double stranded DNA – 2-niciowy DNA] – np. Poxviridae, Herpesviridae,

Adenoviridae, Papillomaviridae

a. dsDNA → [polimeraza RNA] → mRNA → białka wirusa

b. dsDNA → [komórkowa polimeraza DNA] → kopia dsDNA wirusa
c. białka z pkt. a i DNA z pkt. b → wirion

2. ssDNA wirusy [single stranded DNA = 1-niciowy DNA] – np. Parvoviridae

a. ssDNA → [komórkowa polimeraza DNA] → dsDNA
b. dsDNA → [polimeraza RNA] → mRNA → białka wirusa

c. dsDNA → [polimeraza DNA wirusowa] → ssDNA

d. białka z pkt. b i DNA z pkt. c dają gotowy wirion

3. ds(–)RNA wirusy – Reoviridae

a. ds(–)RNA → [wirusowa transkryptaza RNA] → mRNA [ss(+)RNA]

b. mRNA → białka wirusa
c. mRNA → [replikaza RNA] → ss(–)RNA

d. białka z pkt. b i RNA z pkt. c dają gotowy wirion

4. ss(–)RNA wirusy Mononegavirales, Orthomyxoviridae, Bunyaviridae, Arenoviridae

a. ss(–)RNA → [transkrypraza RNA] → ss(+)RNA

b. ss(+)RNA → białka wirusa

c. ss(+)RNA → [replikaza RNA] → ss(–)RNA

d. białka z pkt. b i RNA z pkt. c dają gotowy wirion

5. ss(+)RNA wirusy Picornaviridae, Coronaviridae, Caliciviridae, Flaviviridae, Togaviridae

a. ss(+)RNA wirusa → białka wirusa

b. ss(+)RNA → ss(–)RNA [forma pośrednia]

c. ss(–)RNA → ss(+)RNA

d. białka z pkt. a i RNA z pkt. c dają gotowy wirion

Do wirusów które dokonują odwrotnej transkrypcji zaliczamy:

1. Retroviridae:

a. ss(+)RNA → [odwrotna transkryptaza] → dsDNA [tzw. cDNA] (odwrotna

transkrypcja)

b. dsDNA → [polimeraza RNA] → ss(+)RNA

c. ss(+)RNA [tu jako mRNA] → białko

d. białka z pkt. c i RNA z pkt. b dają gotowy wirion

2. Hepadnaviridae:

a. ds(+)RNA wirusa → [polimeraza RNA] → ss(+)RNA
b. ss(+)RNA → [odwrotna transkryptaza] → dsDNA (odwrotna transkrypcja)

c. ss(+)RNA → białka

d. białka z pkt. c i DNA z pkt. b dają gotowy wirion

Ponadto przy mikrobiologii wirusów warto wspomnieć o subwirusowych czynnikach

patogennych, do których zaliczamy:

•

priony – są to czynniki transmisyjne encefalopatii gąbczastych [BSE]. Są to białka,

które są cholernie odporne na czynniki zewnętrzne – procedura sterylizacji

autoklawowej w podejrzeniu zakażenia prionami trwa 1 h w temperaturze 134°C, ale

przedtem należy zastosować moczenie w 1M NaOH przez 24 godziny lub w 6M

roztworze izotiocyjanianu guanidyny przez 15 min. [o tym zresztą jest caaały Jego

artykuł…]

• wiroidy – są to małe cząsteczki zakaźne – ccc-ssRNA, które zawierają około 240-380

par zasad. Nie posiadają one kapsydu, są czynnikami infekcyjnymi roślin (znaczenie

ekonomiczne) [teraz można niepostrzeżenie zrujnować trawnik sąsiada :)]

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

Epidemiologia wirusów

O tym, jak istotna z punktu widzenia klinicznego jest znajomość mechanizmu infekcji

wirusowej niechaj świadczą dane dotyczące zachorowań na choroby infekcyjne w Polsce, w

latach 1975-1995.

Przypadki o etiologii wirusowej

Liczba

zarejestrowanych

przypadków

grypa i

grypopodobne

inne całkowita liczba

przypadków

przypadki o

innej etiologii

42224 29878 9480 39358 2866

100% 70,8%

22,5% 93,3% 6,7%

Myśli światłe odnośnie w/w danych – cytuję: „pomimo, iż leki przepisuje się od 5 000 lat [tyle

liczy sobie pierwsza recepta na aspirynę] to za farmakomechanizm aspiryny Nagrodę Nobla

przyznano w 1981/2 roku. W każdym razie mimo tych 5 000 lat z aspiryną niewiele mamy

leków przeciwwirusowych i należy podkreślić, że przepisywanie na zakażenie wirusowe

antybiotyków mija się z celem! Lekooporność na antybiotyki dla wirusów obciąża organizm, no

i zmniejsza reakcję odpornościową.

Należy zdawać sobie również sprawę, że w krajach rozwiniętych i rozwijających się różnie

kształtuje się udział poszczególnych wirusów jako czynników etiologicznych infekcji wirusowych

i tak odpowiednio:

Najczęstsze czynniki etiologiczne

Kraje rozwinięte

Rinowirusy, wirus grypy, Herpeswirus, Papillomawirusy, wirus

HIV, Paramyksowirusy

Kraje rozwijające się

Wszystkie w/w wirusy + lista znajdująca się poniżej:

Wirusy poliomyelitis, Rotawirusy, HAV, HBV, wirus żółtej

gorączki i gorączki krwotocznej oraz zap. mózgu, wirus

wścieklizny

Slajd – powtórka dotycząca rodzaju materiału genetycznego, który zawierają wirusy

1. dsDNA

• Herpesviridae

• Papovaviridae

• Adenoviridae

• Poxaviridae

• Iridoviridae

• Rotavirus

2. dsDNA – odwrotna transkryptaza

• Hepadnaviridae

3. ssDNA

• Parvoviridae

• Chordoparvoviridae

• Cicoviridae

4. dsRNA

• Reoviridae

• Orthovirus

• Orbivirus

• Coltivirus

• Rotavirus

• Agereovirus

• Birnaviridae

• Agabirnavirus

• Avibirnavirus

5. ss(–)RNA

• Orthomyxoviridae

• Rhabdoviridae

• Lyssavirus

• Vesiculavirus

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

• Ephenerovirus

• Paramyxoviridae

• Arenoviridae

• Flivoiridae

• Bunyaviridae

• Bunyavirus

• Hantacvirus

• Nairovirus

• Phlebovirus

6. ss(+)RNA

• Calciiviridae [np. WZW E]

• Astroviridae

• Coranoviridae

• Arterivirus

• Togaviridae

• Flaviviridae

7. ssRNA – odwrotna transkryptaza

• Retroviridae

GRYPA

Fantastyczny wirus grypy – budowa, eksploatacja, naprawy [motory, wszędzie motory…]

Określenie grypy: „influenza” pochodzi od słów: „in fluenaze di frego”, co nasz kryzysowy sztab

tłumaczy przetłumaczył jako choroba z oziębienia [lody i tego rodzaju sprawy …]
• jest to RNA-wirus

Rys. 1. – przekrój przez zwykły wirus grypy

Hemaglutynina – 450 szt.

Neuraminidaza – 100 szt.

Dwuwarstwa

lipidowa

Warstwa białka

matrycowego

Polimeraza RNA

Nukleoproteina

wirusa, zaw. RNA

Znak firmowy MZ

Kolce

glikoproteinowe

Kilka cennych objaśnień do rysunku:

• Jak widać na rysunku zewnętrzna powierzchnia wirusa (osłonka lipidowa) pokryta jest ok.

550 kolcami glikoproteinowymi. Ich rola polega na umożliwieniu adsorpcji wirusa do

wrażliwych komórek, znajdujących się w górnych drogach oddechowych. Receptory wiążą

się z kwasem sjalowym.

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

• Z tych 550 kolców, ok. 450 to kolce hemaglutyniny, która ma praktyczne zastosowanie –

dzięki jej obecności w wypadku infekcji można wykazać zahamowanie hemaglutynacji, co

ma znaczenie diagnostyczne. Zjawisko hemaglutynacji ma charakter zjawiska fizycznego

(nie immunologicznego), bowiem hemaglutyniny znajdują się na samym wirusie [nie bierze

tu udziału nic z układu immunologicznego].

• Pozostałe kolce to kolce neuraminidazy

• w 1933 r. Smith zidentyfikował wirusa grypy i zaklasyfikował go do Ortomyxoviridae

• RNA zawarte w wirusie grypy jest kwasem o ujemnej polarności

• nukleokapsyd wirusa grypy jest sferyczny, kolisty (lub mniej–więcej helikalny, przy czym

jest nieco wydłużony)???

Typy wirusa grypy:

A – jest to wirus powodujący epidemiczne i pandemiczne zachorowania

B – jest to wirus odpowiedzialny za epidemiczne zachorowania

C – jest generalnie mało groźny (przeziębienia, katary – znaczy się nieżyty)

Dlaczego uważamy wirus grypy za szczególnie niebezpieczny?
• wirus grypy jest klasyfikowany jako szczególnie niebezpieczny ze względu na tworzenie

ogromnej liczby kopii – w czasie każdego cyklu replikacyjnego powstają miliony wirionów

potomnych

• cały problem z tymi „dziećmi wirusa grypy” polega jednakże na tym, że każde pokolenie

nieco różni się od poprzedniego na skutek powstawania mutacji. Przy czym pamiętać

należy, że mutacje dotyczyć mogą antygenów – określamy je wówczas angielskim

terminem drift, czasem zaś dotyczyć mogą poszczególnych białek wirusa – co określa

angielski termin shift

• o ile dryft jest zjawiskiem powolnym, dyskretnym, stopniowym dającym małe zmiany – o

tyle shift powoduje powstanie jakościowo nowego białka – jest to więc znaczny skok

antygenowy – niektórzy porównują shift do „zmiany peruki przez wirusa”, a tak naprawdę

to polega na zmianach antygenowości wypustek otoczki lipidowej wirusa.

Znaczenie shift’u potwierdzić może, że jak dotąd zidentyfikowano 15 typów hemaglutynin oraz

9 typów hialuronidazy (H1-H15 – podtypy hemaglutynin, N1-N9 – podtypy neuraminidaz)

[Saddam pracował nad nowymi :)]. Nowe formy wirusa powstają w wyniku przeróżnych

kombinacji tych podtypów

• Normalnie grypa – mogłoby się wydawać nie jest poważniejszym problemem –

śmiertelność sięga najwyżej 0,1% [gorzej z osobami pow. 65

r.ż.]. Jednak po

uwzględnieniu faktu, że szerzenie się choroby ma charakter epidemii, nieraz wręcz

pandemii – owe 0,1% oznacza kilka tysięcy ofiar i kilka milionów $ zysków dla sektora

pogrzebowego

• Jeszcze gorzej, gdy dojdzie do gwałtownej zmiany antygenowości wirusa – wówczas

epidemia przybiera niespotykane rozmiary – bo nasze układy odpornościowe nie są

przystosowane do walki z jakościowo nowym wirusem. Tego rodzaju szczepy powodowały

wcześniej wiele epidemii:

–

1918 r. – tzw. grypa Hiszpanka – podtyp H1N1 – z powodu zachorowań zginęło

więcej ludzi, niż w skutek działań wojennych podczas I i II wojnie światowej – łącznie

21 mln. osób. Ci co przeżyli zachowali odporność.

–

1957 r. – grypa Azjatka (H2N2) – ten wirus powodował całkowite zaskoczenie układu

odpornościowego

–

1968 r. – w Hong Kongu pojawił się szczep H3N2, szerzył się razem z H1N1 – teraz

oba rodzaje wirusów znajdują się w szczepionkach

–

1977 r. – epidemia grypy w ZSRR – H1N1

–

1976 r. – epidemia grypy w Polsce – co 6 „Obywatel” złapał grypę

• Generalnie ponoć u świnek następuje wymiana genów. Oskarża się też o to dzikie kaczki i

drób. Skoki i nowe formy powstają co 8-10 lat.

• Należy pamiętać, że w/w pandemie wyszły z Chin – a wynika to z faktu, że jest tam

największe zagęszczenie ludności i zwierząt na świecie, co sprzyja przechodzeniu wirusów

zwierzęcych na ludzi. Prosiak/-czek [Mów po ludzku! Tak jak cię na tej uczelni na bioli

uczyli – „świntuch”] potrafi sobie złapać grypę ludzką, gorzej jeśli jednocześnie choruje na

inną infekcję wirusową – wówczas może dojść do przemieszania genów obu wirusów i

powstania „super-grypy”. [Coś tu dla mnie śmierdzi… przecież w wykładzie 7 (str. 29) stoi

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

napisane, że nie można chorować na dwie choroby wirusowe, no dobra… przyjmijmy to

jako dogmat]

Powikłanie pogrypowe

Powikłania pogrypowe najczęściej zdarzają się w 2 grupach wiekowych – u noworodków, osób

po 65 r. ż. Do najczęściej pojawiających się powikłań zaliczamy:

• zapalenie oskrzeli – 19%

• zapalenie płuc – 2,9%

• zapalenie ucha środkowego – 2,3%

• depresja – 5,8%

HIV

Wirus HIV został zidentyfikowany w 1983 r., natomiast 1986 r. wprowadzono nazwę AIDS –

Zespół Nabytego Upośledzenia Odporności. [Rok później wytwórnia MZ wprowadziła do

produkcji model motocykla ETZ 250 z nowym, lżejszym tłumikiem krótszym o 41 mm i

podgiętym w górę o 7 stopni Chirek: Pe$eT a słyszałeś, jak Smerfy drogowe zwą

motocyklistów? „Orzeszki”, bo ponoć często „zdarza im się trzasnąć klejnotami (orzeszkami) o

wlew paliwa…” No a tak w ogóle chciałem się zapytać jak tam twoje komary w zębach (ponoć

po tym poznać wesołego motocyklistę)? Nie – no ja się wcale z Ciebie nie nabijam, jestem po

prostu bardziej zniewieściały – ja wolę „zawsze czysto, zawsze sucho, zawsze pewnie” – tj.

samochód…]

Wirus HIV – budowa, eksploatacja, naprawy:

Dwupokład lipidowy

GP 41
GP 120

P 17 – składnik

nukleokapsydu

proteaza

integraza

ss-HIV-1RNA

P6 i P9 poł. z RNA

Odwrotna transkryptaza

P 24 – białko

kapsydu

Powyższy rysunek przedstawia schematyczną budowę jedynego i niepowtarzalnego wirusa HIV.

Glikoproteiny GP-41 i GP-120 tworzą razem glikoproteinę GP-160 – określaną jako kolec

glikoproteinowy, jego zadaniem jest zapewnić fuzję ułatwiając penetrację. Występuje w ilości

500 szt. na powierzchni wirusa i jest istotna w penetracji komórki.

www.lek2002.prv.pl | lek2002.xoopiter.com

750 000

270 000

510 000 – Europa

Zach.

1 300 000

200 000 –

Afryka Pn.

14 000 000 –

Afryka Pd. i Śr.

50 000 –

Europa Wsch.

Azja – 5 300 000

Australia – 13 000

Z kolei powyższy rysunek przedstawia szacowaną liczbę osób zakażonych wirusem HIV na

świecie – stan na rok 2000.

Budowa wirusa HIV.

• Wirus HIV posiada 9 genów, w tym 3 geny strukturalne oraz 6 regulatorowych

• Geny strukturalne kodują białka struktury wirusa:

Gen gag – koduje białka nukleokapsydu

Gen pol – koduje odwrotną transkryptazę, integrazę, rybonukleazę, proteazę

Gen env – envelop (z ang. otaczać) – koduje GP 160

• Geny regulatorowe:

tat, rev, nef, vif...

Na szczególną uwagę zasługuje gen vpu – tak określa się go w HIV 1, natomiast

w HIV 2 – określa się go jako vpx – jest to gen związany z wnikaniem wirusa –

Virion binding and env processing

• Wirus namnaża się w ustroju w ilości 1-10 mld kopii na dobę

• adsorpcja – GP-120 łączy się z CD4 (wirus łączy się z komórką poprzez receptor CD4).

Wymagane do tego są koreceptory CXCR4 oraz receptory dla chemokin CCR5. Gdy

monocyt lub makrofag nie posiada CCR5 nie ulega się zakażeniu

• penetracja wirusa odbywa się w wyniku fuzji otoczki z błoną komórkową [wirus grypy

penetruje w skutek endocytozy]

• po penetracji i odpłaszczeniu odwrotna transkryptaza przepisuje RNA do dsDNA, które

to DNA dzięki integrynie łączy się genomem gospodarza. Może tam pozostawać, bądź

namnażać się

• diagnostycznym markerem wirusa HIV jest białko P24.

• jest to więc chromosomalny pasożyt, uszkadzający 6000 × wolniej niż wirus grypy

DZIĘKUJEMY ZA OKLASKI!!!

NAPRAWDĘ NIE TRZEBA…

DAROWIZNY (MOGĄ BYĆ W NATURZE) PRZYJMUJE DZIAŁ FINANSOWY…

Document Outline