miokobiologia wykłady

Wykład 1

1) mikrobiologia to nauka o drobnoustrojach (mikroorganizmach). Termin

mikrobiologia wywodzi się z greki mikros = mały, bios = Ŝycie, logos =
nauka. Nauka ta zajmuje się drobnoustrojami w zakresie cech
morfologicznych, fizjologicznych, właściwości biochemicznych, rolą w
środowisku,

interakcjami

pomiędzy

drobnoustrojami

innymi

organizmami

tym

właściwościami

chorobotwórczymi

oraz

zastosowaniem mikroorganizmów w przemyśle.
Drobnoustroje stanowią odmienną pod względem taksonomicznym,
wielkości i budowy grupę organizmów. MoŜna je ze względu na
powyŜsze kryteria zróŜnicować na grupy:

a) bakterie i archeony – organizmy prokariotyczne o budowie

komórki innej niŜ komórka eukariotyczna

b) wirusy, które nie wykazują zdolnści do samodzielnego Ŝycia, nie

mają organów, komórek i własnego metabolizmu.

c) Glony, grzyby nitkowate i pierwotniaki. Są to organizmy

eukariotyczne, przypominające swoją budową komórki roślin i
zwierząt.

2) kształty komórek bakterii i archeonów są zróŜnicowane morfologicznie i

fizjologicznie.

a) Kształty regularne
typ kulisty – ziarniak
typ cylindryczny – pałeczki
typ spiralny – krętki i śrubowce np Borellia sp., Treponema palidum

          ziarniaki dzieli się na:
- pojedyncze komórki
- dwoinki np Neisseria sp (rzeŜączki)
- paciorkowce np. Streptococcus sp. Paciorkowce
- gronkowce np. Staphylococcus aureus –gronkowiec złocisty
- pakietowce np. Micrococcus sp.

         Formy cylindryczne
- pałeczki proste np. Escherichia coli
- pałeczki zgięte (przecinkowce) np. Vibrio cholerae  - przecinkowiec cholery.

Dwoinki  po  wytrząsaniu  rozdzielają  się  na  pojedyncze  komórki  aŜ  nie  zaczną
się dzielić.  Paciorkowce  powstają gdy  w  rozmnaŜaniu są  płaszczyzny  podziału
ułoŜone.  Gdy  płaszczyzny  podziału  są  chaotyczne  to  powstają  gronkowce.  Po
pierwszym  podziale  powstają  dwoinki,  po  drugim,  4  komórki,  potem  8  i
powstają pakietowce zwane teŜ sześcianką.
Formy cylindryczne mogą występować jako pałeczki proste lub zgięte.

b) bakterie mogą mieć teŜ inne kształty – nieregularne
- bakterie stylikowe i występujące w postaci wolnopływającej
- bakterie pączkujace
-  bakterie  nitkowate  mogą  mieć  otoczkę.  Są  to  gł  bakterie
środowiskowe
-  promieniowce  mają  kom  rozgałęzione  i  kształtem  przypominają
grzybnię  właściwą,  ale  ma  ścianę  kom  i  nie  ma  jądra  kom,  szer  kom
1mm, anie jak u grzyba >5mm np. Streptomycetes

3) morfologia sinic

Dawniej myślano, Ŝe w koloniach sinic, komórki są niezróŜnicowane. Teraz
wiadomo, teraz wiadomo, Ŝe komórki sinic mogą być zróŜnicowane nawet
funkcjonalnie:

a) beocyty – do rozrodu sinic
b) heterocysty – mają grubszą ścianę, wiąŜą N

c) akinety - bardziej odporne na czynniki fizykochemiczne (poza

ciepłoopornością) – funkcja przetrwalnikowa

4) przeciętny wymiar komórki bakteryjnej wynosi 0,2 - 10µm., ale to

budowa  kom  anie  jej  wymiar  decyduje  ze  to  komórka  bakteryjna,  bo
odkryto  komórki  bakteryjne  większe  od  niektórych  eukariotycznych.
Epulopiscion  Fishelsoni  ma  80  na  600  µm,  Thiomargarita  nambiensis
100 - 600 µm i są to największe bakterie.

5) Budowa komórek bakterii i archeonów.

a) na zewnątrz występują struktury nitkowate jedna lub więcej. Są to

rzęski o innej budowie niŜ u eukariota. Rzęska – flagellum kręcąc
się umoŜliwia ruch bakteriom. Nie zawsze rzęski są sprawcami
ruchu, bo występuje teŜ ruch ślizgowy

b) fimbrie – wyrostki zbudowane z białka fimbryliny o średnicy 2-

10nm i długości 100 – 500 000 nm. Funkcją jest adhezja – czyli
przyłączanie komórek do substancji odŜywczych lub innej kom w
zakaŜonym organizmie.

c) Pille – fimbrie płciowe, nitkowate struktury występują u niektórych

bakterii gram (-). Zbudowane są z piliny (białka o masie 7200 Da,
jednej  reszty  glukozy  i  kwasu  fosforowego).  Pila  jest  rurką  z
kanałem  o  średnicy  2,5  nm.  Podczas  koniugacji  przez  pilę
przechodzi  materiał  genetyczny  z  jednej  komórki  do  drugiej.  Pil
moŜe być wiele na jednej komórce.

d) S – layer – warstwa powierzchniowa, proteinowa występująca u

wielu gatunków bakterii, zbudowana jest z jednego typu białka

charakterystycznego dla danego gatunku bakterii. Grubość 3-25
nm. Funkcją jest ochrona komórki.

e) Warstwa zwana otoczką lub śluz. Otoczka to wydzielina komórki

o  duŜej  ilości  wody  (90%)  –  uwodniony  egzoheteropolisacharyd
lub  polimery  aminokwasowe.  Otoczka  poliglutaminowa  laseczki
wąglika. Otoczka chroni przed środowiskiem zewnętrznym i przed
zniszczeniem  komórki  w  procesie  fagocytozy  oraz  umoŜliwia
adhezję  do  podłoŜa  i  innej  kom.  śluz  i  otoczka  nie  róŜnią  się
składem,  tylko  śluzy  są  luźno  związane  z  komórkom  i  łatwo  je
oddzielić,  otoczka  związana  jest  trwale.  Śluz  wytwarzają  bakterie,
które  przyczepiają  się  do  powierzchni  zęba,  przeprowadzają
fermentację  mlekową  co  niszczy  szkliwo  i  rozpoczyna  proces
próchnicy.

f) Ściana komórkowa – u archeonów ma zróŜnicowany skład

chemiczny i strukturę. Ma odmienny skład i strukturę niŜ ściana
eukariota. Ściana nadaje kształt komórce i utrzymuje turgor
wewnątrzkomórkowy, chroni przed lizą.

g) Przestrzeń peryplazmatyczna - Ŝelowa przestrzeń między ścianą

a błoną

h) Błona cytoplazmatyczna – ma skład i strukturę podobną do

eukariota.  Ma  jednak  szersze  funkcje  m.in.  transport  pokarmu  do
komórek i metabolitów na zewnątrz. Na zewnątrz błony występują
białka  sensorowe  –  odbierają  sygnały,  a  po  wewnętrznej  stronie
błony  jest  łańcuch  oddechowy,  a  moŜe  być  teŜ  pigment  biorący
udział w fotosyntezie.

i) Ciała chromatoforowe – pęcherzyki w cytoplazmie, kuliste 50 –

100 nm, mają w sobie chlorofil do fotosyntezy.

j) Cytoplazma – wodny roztwór białek, tłuszczów, cukrów.

Cytoplazma  jest  nieruchliwa  i  brak  kompartmentacji,  bo  nie  ma
jądra,  AG,  mitochondriów,  ER.  W  cytoplazmie  występują
rybosomy  (inna  wielkość  niŜ  u  eukariota  –  są  mniejsze  –  70S  (z
dwu  podjednostek  50S+30S),  gdy  eukariota  80S  (60S+40S)),
rybosomy  składają  się  z  białka  i  RNA  (16S;  23Sł  5S).  rybosomy
nie są związane z ER, leŜą luźno w cytoplazmie. W cytoplazmie są
teŜ  substancje  zapasowe:  cukry,  siarka,  wielofosforany  np.:  kwas
polibetahydroksomasłowy  –  syntetyzują  go  tylko  prokariota.  Ilość
substancji  zapasowych  moŜe  dochodzić  nawet  do  80%  u  droŜdŜy.
W  cytoplazmie  moŜe  występować  toksyna  w  formie  krystalicznej
trująca  dla  owadów.  W  cytoplazmie  jest  informacja  genetyczna  0
cząsteczka  DNA  zwana  chromosomem  bakteryjnym  w  postaci
liniowej  lub  kolistej.  Mogą  występować  1,  2  lub  3  chromosomy.
Miejsce występowania DNA jest zwane nukleoidem, bo inaczej się
wybarwia,  nie  jest  oddzielone  błoną    od  reszty  cytoplazmy.  W

Wykład 2

1) budowa ściany komórkowej
budowa ściany komórkowej róŜni eukariota od prokariota oraz bakterie gram(+) i gram(-)

Gram (+)

Gram (-)

Ściana  komórkowa  20-80  nm,  50  –  80%
suchej  masy  to  peptydoglikan  (około  20-40
warstw).  Warstwa  peptydoglikanu  znajduje
się  nad  przestrzenią  peryplazmatyczną,  a
poniŜej

przestrzeni

peryplazmatycznej

znajduje się błona cytoplazmatyczna. W
przestrzeni peryplazmatycznej znajdują się
egzoenzymy

umoŜliwiające

hydrolizę

polimerów.

warstwie

Ŝelu

peryplazmatycznego  znajdują  się  enzymy
umoŜliwiające  transport  (zhydrolizowanych
cząstek  do  wnętrza  komórki),  protoksyny,
związki

uczestniczące

inaktywacji

antybiotyków,

białka

sensorowe

(umoŜliwiają chemotaksje) .
Peptydoglikan ma budowę sieci i składa się
z

kwasu

N-acetylomuraminowego

połączonego

wiązaniem

1,4β

N-

acetyloglukozoaminą.

(taka

budowa

Ŝadnych innych org.)
Przez wolną grupę karboksylową reszty
kwasu

mlekowego

główny

łańcuch

wielocukrowi peptydoglikanu łączy się z
tetrapeptydem.

Tetrapeptyd

tworzą:

L-

alanina,  aminokwasy  równieŜ  formy  D  np.
kwas  D-glutaminowy,  D-alanina,  L-lizyna.
(aminokwasy  te  maja  zawsze  wolną  grupę
NH

która

uczestniczy

tworzeniu

„mostków” które są odpowiedzialne za
utrzymanie

kształtu,

struktury

wytrzymałość i sztywność peptydoglikanów
(wewnątrz G(+) ciśnienie 20-25 atmosfer) w
skład mostków wchodzi najczęściej glicyna,
L-seryna, L-treonina, rzadziej inne.

Ściana

komórkowa

Lipidy

–

0,3%,

aminokwasy 10-22%, peptydy 80%
Charakterystyczne

dla

G(+)

kwasy

tejchojowe  (kw.  Glicerolotejchojowy  i  kw.
Rybitolotejchojowy)  zakotwicza  warstwę
peptydoglikanową i łączy z błoną cytoplazm.
oraz przyłącza bakterie do kom i uczestniczy
w transporcie subst przez ścianę.
(wyst  form  D  aminokw.  MoŜe  dlumaczyć
odporność

peptydoglikanu

wiele

enzymów proteolitycznych)

Ściana komórkowa ok. 10 nm. Nad błoną
cytoplazmatyczną

jest

przestrzeń

peryplazmatyczna  i  to  w  niej  znajdują  się
Peptydoglikan  –  tylko  1-3  warstwy,  on
decyduje o odporności mechanicznej. G(-) są
mniej odporne od G(+) a ciśnienie wewnątrz
to tylko 3-5 atmosfer. W peptydoglikanie jest
mniej  mostków  poprzecznych,  a  w  skład
tetrapeptydów  wchodzi  charakterystyczny
tylko

dla

G(-):

Kwas

mezo-2-

aminopimelinowy (DAP) *
Główny

zrąb

ściany

stanowi

błona

zewnętrzna

fosfolipidami

charakterystycznymi  białkami  –  lipoproteiną
Browna, która kotwiczy błonę zewnętrzną  w
peptydoglikanie.  Występują  teŜ  poryny
zbudowane  z  trzech  białek  z  kanałem
wewnętrznym

transportu

substancji

odŜywczych.
Najbardziej

zewnętrzną

częścią

błony

zewnętrznej jest lipopolisacharyd LPS, a
najbardziej wewnętrzną jej częścią, która
kotwiczy

LPS

jest

lipid

(kwas

mirystynowy?)(składa się z disacharydu
glukozaminy

zestryfikowanego

kwasami

tłuszczowymi

(np.

oleinowym,

palmitynowym…) odpowiedzialny jest za
zakotwiczenie

lipopolisacharydu

toksyczność

niektórych

bakterii

chorobotwórczych. Nad lipidem A znajduje
się łącznik KDO zbudowany z trzech reszt
kwasu

2-keto-3-deoksyoktonowego.

Nad

KDO  znajdują  się  O-swoiste  łańcuchy
cukrowe,  część  ta  moŜe  pełnić  funkcję
antygenową.  W  warunkach  niekorzystnych
cz. O-swoista jest redukowana.
Formy

gładkie

„S”

wytwarzają

cały

lipopolisacharyd,

warunkach

niekorzystnych

formy

„R”

mają

zredukowane łańcuchy O-swoiste. Formy R
nie wykazują chorobotwórczości, bo nie
występuje adhezyjność.

w 1884 r. Gram opracował technikę barwienia bakterii, co podzieliło je na dwie grupy o
róŜnej budowie strukturalnej ściany komórkowej. Bakterie nie mają właściwości absorpcji
światła ani zmiany światła, dlatego by zobaczyć ich kształt trzeba je wybarwić. Jeśli mamy
bakterie róŜnie barwiące się (fiolet lub róŜ) to są to dwa róŜne ich rodzaje.

Przebieg barwienia metodą Grama

Gram (+)

Gram (-)

- preparat zalewa się fioletem krystalicznym
lub fioletem gencjany.
- wybarwiamy 2-3 min. I zalewamy płynem
Jugola (I w IK). Wytrąca się kompleks
fioletu krystalicznego z jodem w
peptydoglikanie.
- odbarwiamy mieszaniną etanolu i acetonu,
odwadnia się Peptydoglikan i kurczy z
barwnikiem wewnątrz
- barwienie preparatu roztworem safraniny
lub fuksyny karbolowej, które łączą się z
białkami cytoplazmy
- efekt: zabarwienie fioletowe

- preparat zalewa się fioletem krystalicznym
lub fioletem gencjany.
- wybarwiamy 2-3 min. I zalewamy płynem
Jugola (I w IK). Wytrąca się kompleks
fioletu krystalicznego z jodem w
peptydoglikanie.
- odbarwiamy etanolem z acetonem (w
roztworze tym rozpuszczają się lipidy i
wypłukuje się fiolet krystaliczny z jodem
- barwienie preparatu roztworem safraniny
lub fuksyny karbolowej, które łączą się z
białkami cytoplazmy
- efekt: zabarwienie róŜowe

Właściwości G(+) i G(-)

Gram (+)

Gram (-)

Lipidy w ścianie 03%

Lipidy w ścianie 10-30 %

Aminocukry 10-22%

Aminocukry 2-8%

Kilka rodzajów aminocukrów

Wiele rodzajów aminocukrów

Występują kwasy tejchojowe

Brak kwasów tejchojowych

WraŜliwe na penicylinę

NiewraŜliwe na penicylinę

Rzadko wytwarzają fimbrie

Wiele gatunków wytwarza fimbrie

Wytwarzają endospory

Brak endospor

Oddzielenie błony cytoplazm trudne

Oddzielenie błony cytoplazm łatwe

Optymalne pH dla wzrostu wysokie

Optymalne pH dla wzrostu niŜsze

Zdolność do autolizy mniejsze

Zdolność do autolizy większe

WraŜliwość na detergenty anionowe b duŜa

WraŜliwość na detergenty anionowe mała

*Rodzaj wytwarzanych toksyn- białkowe
egzotoksyny o róŜnym działaniu

*Rodzaj wytwarzanych toksyn –
endotoksyny o podobnym działaniu

KWASOOPORNE – jest to widoczne przy
barwieniu Ziehl – Nielsena.
Za kwasoodporność odpowiedzialne kwasy
tłuszczowe np. mykolowy (nie odbarwiają
się) np. bakterie trądu i gruźlicy mają kw.
Mykolowy i są kwasooporne

Odbarwienie metodą Ziehl – Nielsena:
- zalewamy fuksyną karbolową na gorąco
- odbarwia się rozcieńczony kw. Mineralny i
te kwasooporne odbarwiają się na róŜowo

Odbarwienie metodą Ziehl – Nielsena:
- zalewamy fuksyną karbolową na gorąco
- odbarwia się rozcieńczony kw. Mineralny i
te wraŜliwe odbarwiają się na błękit

Prokariota dzielą się na Bakteria i Arche
ściana kom. Archeonów gram(+) barwi się na fiolet. Ściana kom.
zbudowana jest z pseudomureiny – nie ma długich łańcuchów tylko N-
acetyloglukozamina

połączona

wiązaniem

1,3β

kwasem

N-

acetyltalosaminuranowym.  !  poniewaŜ  nie  ma  wiązania  1,4  β  archeony
odporne  na  lizozym,  penicylina  teŜ  nie  moŜe  zapobiegać  syntezie  ściany
komórkowej i wiązania 1,4 β bo go brak.
  u  archeonów  gram(-)  brak  ściany  zewn,  tylko  jest  warstwa  glikoprotein
kulistych.

Typy urzęsienie u bakterii
Rzęski są elementem napędowym, wirują jak śruba. MoŜe być ich wiele lub
mało, ale mogą mieć róŜną budowę.
- monotrychalne – jedna rzęska

            biegunowe
            lateralne (boczne) rzadkie
      - politrychalne
            lofotrichalne
            amfitychalne
            peritrichalne

budowa rzęski
- z wici – filamentu
- z haka
- z ciałka podstawowego – mocującego rzęskę w ścianie

rzęska 10-20 µm – często dłuŜsza niŜ cała kom.
-  filament  z  białka  globularnego  zwanego  flageliną  4-5nm  ułoŜonych  w  11
rzędów  spiralnie  skręconych  po  obwodzie,  brak  centrum  nici  –  wewnątrz  jest
pusty kanał przez który transportowana jest flagelina do wydłuŜania rzęski
- hakjest bardzo zwarty i zbudowany z flageliny
- rzęska zakotwiczona jest dwiema parami pierścieni u G(-) i ta wewnętrzna para
pierścieni  jest  waŜniejsza  bo  jest  zakotwiczona  w  błonie  cytoplazmatycznej,  a
zewnętrzne pierścienie w ścianie komórkowej
u G(+) jest tylko jedna para pierścieni wewnętrznych
- pierścień przy błonie cytoplazmatycznej odpowiada za ruch
- „paliwem” do ruchu jest gradient protonowy lub sodowy
rzęski  mogą  obracać  się  w  róŜne  strony:  gdy  przeciwnie  do  kierunku
wskazówek  zegara  to  bakteria  płynie  do  przodu,  gdy  zgodnie  z  ruchem
wskazówek zegara koziołkuje do tyłu.

Infekcyjne (samoprzekazywalne)
Nieinfekcyjne  (nie  przekazują  się  w  koniugacji,  ale  z  udziałem  plazmidu
infekcyjnego  moŜe  zostać  przekazany  –  przeniesienie  związane  jest  z
wytworzeniem  pili  płciowej,  która  połączy  kom  dawcy  i  biorcy,  replikacją  i
przekazaniem kopii)

PLAZMIDY  SĄ  RÓśNICOWANE  ZE  WZGLĘDU  NA  GENY  W  NICH
ZLOKALIZOWANE:

••••

F-  FACTOR  – czynniki  płciowe,  u  bakterii  brak  płciowości,  ale  ten
czynnik  (90  –  100  kpz;  1-3  kopie)  ma  zdolność  przekazu  w  koniugacji,
więc  ma  geny  warunkujące  transfer  np.  związane  z  syntezą  pili.  Nie  ma
on  innych  genów  poza  F.  niektóre  plazmidy  wbudowują  się  do
chromosomu  bakteryjnego  i  nazywamy  je  czynnikami  episomalnymi.
Gdy  plazmid  jest  wbudowany  moŜe  przenieść  całą  kopię  chromosomu
dawcy do biorcy – przyczyna zmienności mikroorganizmów.

••••

PLAZMIDY R – mają geny kodujące odporność na UV, antybiotyki czy
środki dezynfekcyjne, sulfonamidy

••••

PLAZMIDY COL – kodują syntezę bakteriocyn – związków
hamujących wzrost wraŜliwych szczepów tego samego gatunku lub
gatunków blisko spokrewnionych. Wytwarzane są przez Escherichia Coli
– wytwarza colicyny, Cloacae – cloacyny

••••

PLAZMIDY

WIRULENCYJNE –

mają

geny

kodujące

chorobotwórczość  bakterii,  jest  to  zespół  wielu  czynników  kodowanych
przez  geny  z  chromosomu  lub  plazmidu;  np.  plazmid  wytwarza
enterotoksynę,  koduje  wytwarzanie  czynników  adhezyjnych,  koduje
wytwarzanie  sideroforu  (bakterie  potrzebują  duŜo  Fe,  siderofory  to
delatory,  wytwarzane  są  do  środowiska,  zabierają  Fe  z  białek,  powstają
kompleksy  siderofor  –  Fe,  rozpoznają  je  receptory  w  komórce,  i  Fe  jest
pobierane do środka komórki.

••••

PLAZMID METABOLICZNY – odpowiada ze dodatkowe właściwości
np.  wykorzystanie  laktozy,  kamfory,  toluenu  jako  źródło  węgla.  Mogą
hydrolizować  mocznik  z  udziałem  ureazy,  zdolność  wiązania  azoty
cząsteczkowego  N

. plazmidy duŜe występują w liczbie kopii 1-3,

nieprzekazywalne, niskocząsteczkowe w duŜej liczbie kopii.

Między dwoma plazmidami występują interakcje, w wyniku których powstaje
dodatkowa trzecia cecha. Plazmidy mogą być wektorami do wprowadzania
obcych genów do DNA i produkcji leków.

TWORZENIE ENDOSPOR – form przetrwanych nie słuŜących do rozmnaŜania
tylko do przeŜycia:

a) endospory
b) egzospory

Liczba chromosomów

PrzewaŜnie 1

Więcej niŜ 1

Introny w genach

Rzadko

Powszechnie

Mitoza

Mitochondria

Chloroplasty

+/-

Cholesterol w błonie

- (ale u Mukoplazm tak)

Peptydoglikan w ścianie +/(Archea Pseudomurei)

Rybosomy cytoplazm.

70S (50S+30S)

80S (60S+40S)

Podjednostki rRNA

16S; 23S; 5S

18S; 28S; 5S; 5,85S

Lizosomy i peroksysomy

Ruchliwość cytoplazmy

Endo/ egzocytoza

-/+

f.oddechowe zw z błoną

Endospory

+/-

Gazowe wakuole

+/-

Plazmidy

Występują powszechnie

Rzadko

Operony

FILOGENEZA I TAKSONOMIA ORGANIZMÓW PROKARIOTYCZNYCH

••••

wiek ziemi to ok. 4,6 mld lat

••••

pierwsze organizmy 3,5 – 3,8 mld lat temu (znamy je w formie
stromolitów)

••••

w stromolitach zachowały się szczątki prokariota – bezwzględnych
beztlenowców

••••

ok. 2,5 – 3 mld lat temu pojawiły się sinice, co zmieniło ilość O

atmosferze. To spowodowało zróŜnicowanie sinic.

••••

Pierwsze  eukarionty  powstały  1,4  mld  lat  temu,  wg.  Hipotezy
endosymbiotycznej:  stara  bakterie  weszła  w  symbiozę  z  kom  archeonu
(kom.  archeonu  znajdowała  się  w  cytoplazmie  bakterii),  potem  utraciła
swoją niezaleŜność, zostałą otoczona błoną, a jej DNA przeszło do jądra
bakterii.  Bakterie  tlenowe  Riketsja  weszły  w  endosymbiozę  z  bakterią
wewnątrzkomórkowo  i  stały  się  mitochondriami.  Prastare  sinice  dały
początek chloroplastom.

••••

Hipoteza

endosymbiotyczna

jest

potwierdzona

przez

badania

molekularne. rRNa uznawana jest za konserwatywną, nie ulega zmianom
w toku ewolucji i na jej podstawie moŜna określić pokrewieństwo między
organizmami.

••••

Plochloron – symbiont osłonic, Ŝyje w ich jamie kloacznej, ma chlorofil a
jak u sinic i b który nie występuje u prokariota

••••

u wiciowców Cyanophora wykryto cyanelle – sinice ze ścianą
peptydoglikanową, choć brak LPS. Molekuły zaliczają je do sinic.

Taksonomia składa się z trzech działów:
- klasyfikacja – tworzy system
- nazewnictwo
- identyfikacja gatunków – określenie przynaleŜności szczepu do gatunku

Taksonomie na początku miały charakter sztuczny, potem wprowadzono cechy
biochemiczne  (zachowanie  się  w  róŜnych  warunkach  zdolność  do  rozkładu
węglowodanów) i dzielono gatunki róŜnie co dawało niestabilność.
Dopiero  wprowadzenie  taksonomii  numerycznej  w  1950  r.  ustabilizowało
taksonomię  i  podzieliło  ją  na  fenogatunki,  ale  okazało  się,  Ŝe  bakterie  są  teŜ
zróŜnicowane genetycznie.

••••

pierwszą cechą genetyczną była zawartość molowa par guanina +
cytozyna w chromosomie. Było ich 25-80% pz. Okazało się, Ŝe szczepy z
tego samego gatunku mają zróŜnicowaną ilość pz G+C, a ta róŜnica nie
powinna być większa niŜ 3%

••••

waŜna jest sekwencja, niektóre gatunki naleŜące do róŜnych rodzajów
mogłyby naleŜeć do jednego, a tak nie jest

TECHNIKA HYBRYDYZACJI

••••

izolacja  DNA  z  roŜnych  gatunków,  potem  się  je  szczepi  razem  i  w
odpowiednich  warunkach  prowadzi  renaturację.  Jeśli  RNA  obu
organizmów wykazuje podobną sekwencję to dochodzi do odnowienia 2-
niciowego.  Sczepy  zaliczane  do  jednego  gatunku  wykazują  wysokie
podobieństwo DNA obu osobników w 70-80%.

••••

Przyjęcie tego kryterium było sensowne dla gatunków, ale nie do
określenia powiązań między gatunkami tego samego rodzaju, bo
podobieństwo DNA – DNA wynosi 20%.

••••

Dlatego stosuje się sekwencjonowanie genów konserwatywnych 16S
rRNA. Jeśli podobieństwo jest mniejsze niŜ 97% to nie mogą być one
zaliczane do tego samego gatunku.

podobieństwa,  a  nie  są  tymi  samymi  gatunkami).  Nie  moŜna  podać  uniwersalnej
koncepcji dla Prokariota i Eukariota.
Procedura wyróŜniania gatunków jest dość skomplikowana, naleŜy:
- wyizolować odpowiednią liczbę szczepów (ok. 20) i zanalizować je
-  określić  powiązanie  ewolucyjne  z  najbardziej  podobnymi  gatunkami  na  podstawie
sekwencji 16S rRNA
- określić podobieństwo DNA: DNA wewnątrz grupy danego gatunku, oraz z najbliŜej
spokrewnionymi i podobnymi znanymi gatunkami. Gatunek obejmuje grupę szczepów
wykazującą wysokie, ponad 70% podobieństwo.

4. Szczep to grupa komórek pochodząca z podziału jednej komórki macierzystej. Jeden

ze  szczepów  danego  gatunku  jest  określony  jako  typowy.  Jest  to  przewaŜnie  jeden z
pierwszych  izolatów  zaliczanych  do  nowo  opisanego  gatunku  –  reprezentant  tej
jednostki  taksonomicznej  i  nadaje  mu  nazwę.  Powinien  być  zdeponowany  w
powszechnie dostępnej kolekcji szczepów. Nie moŜe dojść do Ŝadnej rearanŜacji – w
obrębie  gatunku  nie  moŜna  z  niego  wyeliminować  szczepu  typowego.  Szczep
neotypowy  –  nowo opisany  gatunek  szczepu proponowany jako typowy.  Po 2 latach
od daty publikacji staje się on typowy, o ile nie było sprzeciwu naukowego.

Szczepy mogą się róŜnić nawet w obrębie danego gatunku.

5. Tworzenie systemu z wykorzystaniem informacji genetycznej związanej z DNA,

RNA, aktywnością enzymatyczną.

DNA moŜe być badane całe lub fragment i w ten sposób identyfikowany dany
gatunek. Zakres tych metod i danych jest zróŜnicowany. RóŜne techniki stosuje się do
rodzin, a inne do gatunków, rodzajów
Stosuje się metody:
- typowanie fagowe
- zymogramy i inne
RóŜne rodziny róŜnicuje się róŜnymi sposobami
- polimorfizm fragmentów restrykcyjnych
- techniki serologiczne

6. Identyfikacja – określanie przynaleŜności wyizolowanych szczepów do gatunków.

Identyfikację przeprowadza się na podstawie:

Oceny mikroskopowej preparatu wybarwionego metodą Grama (kształt,

ułoŜenie, barwa komórki, tworzenie endospor)

Właściwości biochemicznych i fizjologicznych bakterii
Morfologii kolonii i wzrostu na róŜnych podłoŜach hodowlanych
Testów immunologicznych (pozwalają określić antygeny, drobnoustroje lub

przeciwciała przeciwko nim)

Typowania fagowego (rozpoznawania przez bakteriofagi specyficznych

receptorów występujących napowierzchni komórki bakterii i spowodowanie
ich lizy)

Metod molekularnych

7. Szczepy w obrębie gatunków róŜnicuje się na:

Biowarianty (biotyp) - na podstawie róŜnic w aktywności biochemicznej i

fizjologii

Morfotypy – róŜnią się morfologią
Serotypy – róŜnią się antygenowo
Patotypy – ze względu na właściwości chorobotwórcze
Genotypy – wykazują róŜnice genetyczne

KLON – grupa komórek wykazująca ten sam lub prawie ten sam genotyp

Jest 6 patotypów wywołujących choroby układu pokarmowego wśród Escherichia
Coli?  Szczepy  wykazujące  ten  sam  genotyp  to  klony.  Przy  dochodzeniach
epidemiologicznych  lub  ustaleniach  rezerwuarów  bakterii  bez  ustalenia
genotypowania  nie  moŜna  byłoby  stwierdzić  czy  bakteria  zakaŜająca  danego
osobnika  pochodzi  z  danego  miejsca,  (bo  tam  są  te  same  bakterie).  Pacjenci
zakaŜają się florą szpitalną, by określić daną bakterią trzeba zrobić genotypowanie
bakterii.

Chorobotwórczość nie jest cechą gatunkową, ale klonalną *. Klony występują
w sąsiedztwie człowieka i czasem wywołują epidemie.

8. Technika PCR – badanie fragmentu DNA, zwielokrotnia się go i analizuje.

Do jednej probówki dodaje się próbkę DNA
Polimeraza pomaga w amplifikacji DNA, powstają dwie komplementarne nici,

dochodzi do denaturacji i rozszczepienia nici

Występują startery, nukleotydy x4 adenina, cytozyna... +polimeraza
Primery dołączają się do komplementarnej sekwencji i z udziałem polimerazy

dobudowuje się komplementarna nić

Powstają dwie kopie genu
Zwielokrotniony fragment moŜna juŜ badać
Pierwsza termostabilna polimeraza została wyizolowana Archebacterii

Technika  PCR  –  reakcja  łańcuchowa  polimerazy  –
technika  wielokrotnego  powielanie  odcinków  DNA  o
długości  od  kilkuset  do  kilku  tyś  nukleotydów,
wykorzystująca  enzym  replikujący  DNA  – polimerazę
DNA.  T.  PCR  polega  na  przeprowadzaniu  wielu
następujących po sobie cykli syntezy DNA identycznego
z  powielanym  odcinkiem.  Pojedynczy  cykl  składa  się  z
trzech etapów: a) denaturacji powielanego DNA w temp
ok.  90

C, b) przyłączenia do DNA tzw. starterów

(primerów), czyli krótkich, jednoniciowych odcinków
DNA,

które

są

komplementarne

sekwencji

otaczających  powielany  fragment  i  stanowią  „miejsce
startowe”  polimerazy,  c)  replikacji  DNA  przy  udziale
polimerazy,  w  temp  72

C. wszystkie cykle syntezy

przeprowadza się w jednej probówce, gdzie oprócz
powielanych

fragmentów

DNA

umieszcza

się

trójfosforany  nukleotydów,  (z  których  powstają  nowe
cząsteczki  DNA),  startery  oraz  polimerazę  DNA
wyizolowaną  z  termofilnych  bakterii.  W  czasie
replikacji  liczba  syntetyzowanych  fragmentów  DNA
narasta  wykładniczo  *w  kaŜdym  cyklu  podwaja  się
liczba  powielonych  fragmentów  DNA).  Pozwala  to  na
uzyskanie  ze  śladowych  ilości  DNA  w  pierwotnej
próbce  znacznych  ilości  DNA  o  takiej  samej  sekwencji

nukleotydów, umoŜliwiając dalsze badania (np. ustalenie sekwencji).

9. Cechy róŜniące Bacteria, Archea, Eukariota

Cecha

Bacteria

Archea

Eucariota

Jądro otoczone błoną

Białka histonowe

Nie

Tak

Mitochondria

Chloroplasty u fototrofów

Ściana kom. z kw. muraminowym +

(mycoplazmy bez ściany)

Lipidy błon

Poł. estrowo z kw.

tłuszczowym

Poł. estrowo z kw.

tłuszczowym

Poł. estrowo z kw.

tłuszczowym

Sterole w błonach

Nie

(z wyj. Mykoplazm)

Wakuole gazowe

Tymina w tRNA

Tak

Nie

-urydyna/pseudurydyna

Tak

Aminokw Inicjatorowy. w tRNA

N-formylmetionina

Metionina

Introny w mRNA

Brak

Niekiedy obecne

Obecne

Ryboz., Stała sedymentacji

70S

80S

Czynnik elongacji 2

Nie zaw dwuftaminy Zawiera dwuftaminę Zawiera dwuftaminę

Rodzaj rybosomalnego RNA

16S, 23S, 5S

-||-

(róŜn w sekwencji 16S)

18S, 28S, 5,85S, 5S

Hamowanie syntezy białka przez
chloramfenikol

Tak

Nie

Hamowanie syntezy białka przez
anisomycynę

Nie

Tak

Polimeraza RNA zaleŜna od

- liczba enzymów
- struktura
- wraŜliwość na rifampicynę

4 podjednostki

tak

Kilka

8-12 podjednostek

nie

12-14 podjednostek

nie

Chemolitotrofizm

Niektóre tak

1 gatunek

Nie

Metanogeneza

Nie

Niektóre tak

(7 na 9 gr.)

Nie

Wiązanie azotu cząsteczk. N

Tak

Nie

Nitryfikacja

Niektóre tak

Nie

Denitryfikacja

Niektóre tak

nie

10. Składniki niezbędne do wzrostu mikroorganizmów (wzrost bakterii rozpatrujemy

dwojako – jako wzrost jednej komórki, lub częściej jako wzrost liczby bakterii po
rozmnaŜaniu)

- źródło węgla C, energii, elektronów
- makroelementy: C, O, H, N, S, P, K

, Ca

, Mg

, Fe

2+, 3+

- mikroelementy: Mn

, Zn

, Co

, Mo

, Ni

, Cu

- specyficzne związki, czynniki, Na

2+?

U halofili

- czynniki wzrostowe, tj związki organiczne, które są niezbędne,
ale organizm ich nie wytwarza:

a) aminokwasy
b) puryny, pirymidyny
c) witaminy np.: biotyna (Leuconostac mesenteroides), B

(Lactobacillus sp.), kwas foliowy (Enterococcus faecalis),
kwas pantotenowy, pirydoksyna, niacyna, ryboflawina,
tiamina (Bacillus anthracis)

11. podział mikroorganizmów:

Ze względu na źródło węgla C (odŜywianie)
CO

– autotrofy

Związki organiczne – heterotrofy
Ze względu na źródło energii
Światło – fototrofy
Utlenianie zw chemicznych – chemotrofy
Ze względu na źródło elektronów
Zredukow. Zw. Nieorganiczne – litotrofy
Związki organiczne - organotrofy

12. Podział bardziej szczegółowy od powyŜszego ↑

Typy metabolizmu

Źródło energii, H/ elektr. i C

Mikroorganizmy

FOTOLITOAUTOROFY

- energia świetlna
- nieorg. Źródło H/ē
- CO

Glony, sinice,
Bakterie purpurowe i
zielone siarkowe

FOTOORGANOHETEROTROFY

- energia świetlna
- organiczny dawca H/ē
- źródło C zw org/ CO

2tez

Bakterie purpurowe
bezsiarkowe i zielone
bezsiarkowe

CHEMOLITOAUTOTROFY

- energia chem, zw. Org
- nieorg. Źródło H/ē
- CO

B. utlen siarkę,
B. wodorowe,
B. nitryfikujące,
B. utleniające Fe

CHEMOORGANOHETEROTROFY

Prototrofy –
wystarczy im 1
związek dający
enegię, ē, np Glukoza

Auksotrofy-1zw. im
nie wystarczy, muszą
dostarczyć więcej
tych których nie
syntezują

- energia chem, zw. Org
- organiczny dawca H/ē
- zw. Org źródłem C

Pierwotniaki, grzyby,
większość bakterii w tym
patogennych.(np.
gronkowiec, pałeczki
salmonelli, durów)

Miksotrofy – organizmy mogące prowadzić metabolizm w zaleŜności od warunków
środowiska w sposób zmienny np. Begiatea sp?

Wykład 5

Miksotrofy – to takie, które mogą prowadzić metabolizm w róŜny sposób
Struktura błony kom.
Część  substancji  moŜe  być  transportowana  przez  ścianę  kom  –  transport  przez  nią  ma
charakter  dyfuzji  (zgodnie  z  gradientem)  największe  ograniczenie  wielkość  cząsteczek  600-
700 Da. Większe substancje nie mogą być trans, dlatego bakterie wydzielają egzoenzymy –
cząsteczki są rozkładane na zewnątrz i transportowane.
ZłoŜone  węglowodany  rozkładane  do  cukrów  prostych,  tłuszcze  rozbijają  lipazy,  które
rozcinają wiązanie estrowe, białka, proteazy rozkładają do aminokwasów.
Najistotniejsza funkcje w transporcie ma błona (większa zawartość fosfatydylo...

Pobór substancji odŜywczych przez kom prokariotyczne

•

dyfuzja bierna (np. woda, tlen, dwutlenek węgla)

•

dyfuzja ułatwiona ( z udziałem permeaz np. glicerol) tez zgodnie z gradientem stęŜeń,
ale uczestniczą tu białka permeaza 30000 Da, ma specyficzne miejsce wiąŜące
substrat i transportują przez błonę substancje

•

transport aktywny ( z nakładem energii):

z udziałem transporterów ABC (proteina przyłączająca substrat i

transportująca go z wykorzystaniem energii ATP (dotyczy np. arabinozy,
maltozy, galaktozy, rybozy, histydyna, leucyny kwasu glutaminowego)

z wykorzystaniem gradientu protonowego i sodowego (np. laktoza), w tą samą

stronę (symport) lub przeciwną (antyport) bez modyfikacji substratu
przenoszonego

translokacja grupowa (transport substancji wraz z jego modyfikacją (np.

fosforylacją) – system PTS (fosfoenolopirogronian; fosfotransferaza cukru)

pobór Ŝelaza z udziałem sideroforów i specyficzny transport przez błonę z

nakładem energii ATP (układ siderofor Ŝelazo transportowany jest do komórki
– to taki inny sposób)

Teraz ryciny:
Gradient jest wytwarzany podczas wędrówki elektronów w procesach zachodzących w organizmie miktobakterii(łańcuch
oddechowy)

Budowa  septy  w  podziale  kom  jest  bardzo  złoŜona,  dlatego  ze  w  kaŜdym  fragmencie  cyklu
musi! być ściana komórkowa, poniewaŜ w bakterii jest ogromny, turgor i nie wytrzymałaby
ciśnienia.

W  środowisku  bakterie  najczęściej  Ŝyją  w  postaci  wielokomórkowych  społeczności:
agregatów, kolonii, konsorcjów, biofilmów:
KONSORCJUM – uorganizowany związek pomiędzy dwoma lub więcej gatunkami bakterii,
zachowującymi  stabilny  kontakt  międzykomórkowy,  w  którym  kaŜdy  gatunek  czerpie  z
obecności pozostałych

BIOFILM -  to  osiadła  społeczność  komórek  związana  z  powierzchnią,  otoczona  matriks
najczęściej  polisacharydowym.  W  matriks  mogą  występować  substancje  nie  majce
pochodzenia komórkowego np. kryształy minerałów, cząsteczki gliny, szlamów itp. WyróŜnia
się trzy typy biofilmów:

1) Płaskie, dwuwymiarowe, homogenne struktury (np. na płytce nazębnej tworzone przez

nawet przeszło 500 gat. Bakterii), o niewielkiej grubości, ale z przestrzeniami
wypełnionymi płynem, połączone ze sobą siecią kanałów.

2) Mikokolonie bakteryjne tworzące struktury piętrowe (otoczone zewnątrz matriks ze

związków o budowie polimerów), tworzące kolumny otoczone ciekłą faza. Pod
kolumnami występuje warstwa o grubości ok 5 µm zawierające komórki przyczepione
do podłoŜa. Ten typ biofilmu nazywany jest „ modelem heterogennej mozaiki”

3) Typ zwany „modelem grzyba”, gdy bakterie tworzą strukturę gdzie występuje krotka

łodyŜka, wspierająca większą cześć górną. Przez całość przebiegają liczne kanały
wypełnione płynem, połączone porami ze środowiskiem zewnętrznym.

Bakterie leŜące na peryferiach biofilmu są bardziej naraŜone na działanie szkodliwych
substancji i częściej zamierają, podczas gdy kom leŜące głębiej są lepiej chronione,
równieŜ przed działaniem antybiotyków,
Ponad 80% infekcji u człowieka powodowanych jest przez drobnoustroje tworzące
biofilmy.
Biofilmy tworzone są np. w rurach gdzie płynie woda pitna. Bakterie Ŝyjące w takim
biofilmie są bardziej odporne na chlor niŜ nie Ŝyjące w tej społeczności.

FAZY WZROSTU:

1. Faza lag – faza zastoju – dzielą się bardzo wolno
2. Faza logarytmicznego wzrostu – w postępie logarytmicznym następuje przyrost,

bardzo  szybki  przyrost  bakterii(wtedy,  gdy  maja  odpowiednie  warunki).  Z  czasem
jednak,  kiedy  nie  dostarczamy  do  poŜywki  Ŝadnych  związków  –  to  się  wyczerpują,
szybkość  podziałów  spada,  to  tez  moŜe  być  związane  z  wytwarzaniem  metabolitów
wiec kolejna faza:

3. Faza stacjonarna – liczba bakterii utrzymuje się na jednym poziomie – ta faza – to

główna faza produkcji róŜnych metabolitów wykorzystywanych tez przez człowieka
(np. antybiotyków), z czasem przyrost toksycznych związków przemiany materii
wzrasta, coraz się bardziej skifi wiec liczba bakterii w hodowli spada i jest to tzw.:

4. Faza zamierania (czasem bardzo gwałtowna)

(to była hodowla okresowa), ale do celów biotechnologicznych potrzebna jest hodowla ciągła.
(fermentor)Na poŜywkę wprowadza się szczepy bakteryjne i widzimy te same fazy – do fazy
stacjonarnej, – która się utrzymuje. Bakteriom dostarcza się po prostu do tego fermentatora
wszystkie potrzebne związki, tlen, czy tam, co chcą, wszystko jest mieszane Ŝeby wszystkie
miały równo
CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA WZROST MIKROORGANIZMÓW:

pH, temperatura, ciśnienie, UV, stęŜenie tlenu
AKTYWNOŚĆ WODY
Aktywność wody – wiąŜe się ze stopniem zasolenia, określa się na podstawie zawartości wody w materiale i w
parach nad materiałem, wartość współczynnika max 1, w suchych mniejsza niŜ jeden. (wartości 0,90,

parach  nad  materiałem,  wartość  współczynnika  max  –  1,  w  suchych  mniejsza  niŜ  jeden.  (wartości  0,90,  0,95
gram -juz nie występują, gram + tak), halofilne do NaCl 0,3 – 05 M, poniŜej 0.55 DNA niszczone
pH
Innym czynnikiem, który moŜe hamować lub sprzyjać rozwojowi bakterii to pH – wyróŜniamy 3 grupy:
organizmy neutrofilne – 5,5 – 8 pH
organizmy kwasolubne – 0 – 5,5 pH
organizmy alkalofilne od 8 – 11,5
TEMPERATURA
Temperatura – wartości optymalne; moŜna podzielić na:
psychrofilne -   wzrost 0 stopni, ale optimum 15 stopni
psychrotrofy –  rosną  w  zakresie  0-7,  ale  optimum  20-30  st,  a  max  35  stopni  –  czasem  chorobotwórcze  i
namnaŜają się w lodowce
mesofile  -20 – 45 optimum  bakterie chorobotwórcze dla człowieka  (e coli, gronkowiec), dwoinka zapalenia
opon mózgowych – gdyby taką bakterię posiać to bakterie w 15 stopniach zginą ogrzane do 30 moŜna badać –
posiać
termofilne   -  wzrost  55  lub  wyŜej,  optimum  55-  65  st  C  (chodzi  oczywiście  do  zdolność  do  dzielenia,  bo
przetrwalniki to więcej)
hipertermofile -  80 – 113 st C – maja nadzwyczaj szybki metabolizm  i szybciej dzięki temu się dzielą – im
optimum  w  wyŜszej  temperaturze  tym  szybciej  się  dzielą,  poza  tym  skład  ich  błon  cytoplazmatycznych
wykazują zdolność do transportu w tak niekorzystnych warunkach.
TLEN
Tlen   -  jest  wykorzystywana  u  wielu  jako  ostateczny  akceptor  elektronów,  ale  bakterie,  jeśli  tlenu  nie  mają,
mają  inne  akceptory  (1  gat.  moŜe  róŜne  akceptory  wykorzystywać)  z  tego  względu  moŜna  podzielić  ja  na  5
grup
Bezwzględne tlenowce - 11,5tlen niezbędny (ok 20 % mycobaterium, większość glonów, pierwotniaków)
Względne  beztlenowce  -,5nie  wymagają  tlenu,  ale  lepiej  rosną  w  jego  obecności,  (np.  e  coli,  enterococcus,
droŜdŜe piekarnicze)
Beztlenowce aerotolerancyjne - rosną w obecności i przy braku tlenu (streptogynus pyogenes) – odpowiada za
anginę
Bezwzględne beztlenowce – nie tolerują obecności tlenu, giną w jego obecności (clostridium)
Często  od  potencjału  elektrochemicznego  danego  podłoŜa  niektóre  bezwzględne  beztlenowce  mogą  w
obecności tlenu mogą rosnąć
Ale są takie, które nie będą rosły w tlenie i koniec

Mikroaerofile  -   mniej  tlenu  potrzebują  –  2-10%  tlen  je  uszkadza  i  w  jego  obecności    nie  występują
helicobacter, kamylobacter. – przystosowane do bytowania w organizmie, bo tam jest mniejsze stęŜenie tlenu.
CIŚNIENIE
Barotolerancyjne i barofilne organizmy- bakterie są ogólnie oporne (mało wraŜliwe), jeśli chodzi o zmiany –
podwyŜszenie ciśnienia (400 – 500 atmosfer mogą przetrwać, przetrwalniki do 20 000 atmosfer) są tylko takie,
które rosną tylko w wysokim ciśnieniu (te z dna oceanów) tam ciśnienie b. wysoko ok 6 000 atmosfer, ale nie
są w stanie Ŝyć w normalnym ciśnieniu, sta takie, które mogą Ŝyć do 2000 atmosfer i w 1 atmosferze.
INNE
Promieniowanie UV – szkodliwe dla bakterii, bo działa mutagennie – uszkadza kwasy nukleinowe, hydratacja
uracylu i cytozyny –, dimeryzacja T i C

Światło widzialne tez nie jest korzystne dla bakterii (związane z obecnością w nim UV)
Promieniowanie jonizujące, działa mutagennie, powoduje pękanie  obu nici DNA i efekt letalny.
Kationy i aniony mineralne mogą działać negatywnie, ale uzaleŜnione to jest od stęŜenia, takŜe metale (cięŜkie
– zmieniają właściwości błony cytoplazmatycznej, są szkodliwe jako tlenki lub sole metali cięŜkich)
Niektóre bakterie rozwinęły mechanizmy inaktywacji tych związków

Jeśli jakiś składnik jest w optimum przekłada się to na największym przyroście (podziałach) a
czas generacji najkrótszy minimalna – jeszcze zachodzą podziały ale najwolniej poniŜej
wartości minimalnej bakterie się nie dzielą, – ale nie giną, jeŜeli zostaną przeniesione do
przedziału normy to znów mogą się dzielić.
Wykład 6, 2006-11-07

1) Przypomnienie z zeszłego wykładu: czynnik temperaturowy decyduje o częstości

dzielenia  się  komórki  bakterii.  Nawet  w  optymalnych  warunkach  czas  podziału  jest
wyznaczony:  czas  podziału,  trwania  generacji  jest  krótszy  u  prokariota.  E.  coli  ma
czas  trwania  generacji  około  30  minut  w  warunkach  laboratoryjnych,  a  w  jelicie

grubym u człowieka dzieli się co 12 godzin.Działanie czynników na mikroorganizmy
zostało wykorzystane przez człowieka do określania metod zabijania drobnoustrojów
w medycynie, przemyśle spoŜywczym.

2) Sterylizacja, dezynfekcja, antyseptyka

Sterylizacja – zabiciu ulegają wszystkie formy mikroorganizmów – wegetatywne i
przetrwalne w wyniku działania wysokich temperatur (162

C przez 2h, w wyŜszej

temperaturze czas działania jest krótszy 170

C – 1h). przy sterylizacji wykorzystuje

się  temperaturę,  czasem  ciśnienie  w  autoklawach.  Niektóre  substancje  ulegają
degradacji podczas sterylizacji w wysokiej temperaturze, więc uŜywa się sterylizacji
suchej – tlenkiem etylenu np. do sterylizacji strzykawek w krótkim czasie.

Dezynfekcja –  szybkie  zabicie  duŜej  liczby  bakterii  i  ich  przetrwalników  głównie
bakterii chorobotwórczych na obiektach, których nie da się wysterylizować np. stół

Antyseptyki –  środki  dezynfekujące,  działające  zabójczo  na  drobnoustroje
nieuszkadzające tkanek np. do oczyszczania skóry.

3) Najpopularniejsze środki dezynfekcyjne to:

-  70%  etanol  –  najlepiej  wnika  do  komórek,  wyŜej  procentowe  alkohole  powodują
denaturacje warstwy zewnętrznej, co zwalnia wnikanie alkoholu do wnętrza komórki.
Powoduje denaturację białek bakterii.
-  pochodne  fenoli  np.:  lizol  czy  krezol,  atakują  osłony  komórkowe,  niszczą  błony
półprzepuszczalne inaktywują enzymy
- mydła  - związki powierzchniowo czynne
- sole metali, miedzi, rtęci – dawniej często uŜywane, inaktywują enzymy.
-  środki  redukujące  i  utleniające  np.:  podchloryn  –  środek  utleniający,  zabija  nawet
endospory
- aldehydy glutarowe 2% r-r wodny
- formaldehyd, lizol
Antyseptyki:
- 2% heksachlorofen
- roztwór jodu
- alkohol lizopropylowy
- mieszaniny związków: alkoholi + związki jodu + środki utleniające
- pochodne IV-rzędowe amonowe
- chlorheksydyna
- chloramina do mycia rąk

Środki dezynfekujące w przeciwieństwie do bakteriostatyków (działających tylko gdy
bakteria  się  dzieli)  działają  cały  czas.  Mogą  wpływać  na  ostateczna  aktywność
bakteriobójczą.  Np.  gdy  badamy  Ŝywność  i  zalejemy  jakimś  środkiem
dezynfekcyjnym  to  jeśli  mikroorganizmy  są  na  zewnątrz  Ŝywności  to  szybciej  są
zabijane niŜ te w środku, bo środek dezynfekujący musi wniknąć do wnętrza Ŝywności
by zabić te mikroorganizmy.

4) bakterie Ŝyjące w środowisku kontaktują się z róŜnymi związkami i muszą reagować

na  nie  natychmiast.  U  nich  powierzchnia  jest  bardzo  duŜa  w  porównaniu  z  ich  masą
dlatego ta reakcja jest bardzo szybka, ale prosta. System odbioru sygnałów i reakcja są
proste. U bakterii występuje układ 2 składnikowy umoŜliwiający odbiór i reakcję na
zmianę temperatury, ciśnienia, pH, składu pokarmu. Ten system w błonie składa się z
białka  sensorowego,  które  po  odbiorze  sygnału  ulegają  autofosforylacji  (fosforylacja
histydyny).  Sygnał  przechodzi  dalej,  dochodzi  do  aktywacji  białka  regulatorowego  o
funkcji czynnika transkrypcyjnego. Dochodzi do transkrypcji odpowiednich genów  i

Gdy  optymalne  warunki  do  wzrostu  bakterii,  to  szybko  się  dzielą,  wysokie
zagęszczenie,  jeśli  chcą  się  utrzymać  w  tych  warunkach  to  dochodzi  do  ekspresji
odpowiednich genów – zwiększona synteza cząsteczek autoinduktora i synteza protein
zaleŜna od cząsteczek laktonów. W ten sposób moŜna kontrolować produkcję toksyn u
Pseudomonas  uszkadzających  komórki  eukariotyczne.  Gdy  ma  złe  warunki  to  nie
produkuje toksyn by oszczędzić energię, a gdy jest w organizmie to szybko się dzieli,
jest  duŜo  autoinduktorów,  ekspresja  genów  i  produkcja  toksyn,  by  niszczyć  kolejne
komórki i rozprzestrzeniać się.
Gdy stęŜenie autoinduktorów jest niewielkie to dochodzi do sporulacji czyli tworzenia
endospor.

U bakterii teŜ występują reakcje na środowisko.

Przez  syntezę  analogów  hamujących  moŜna  zminimalizować  ilość  namnaŜania  się
bakterii, np.: gronkowce hamują wzrost pałeczek gram (-)

5) Uzyskiwanie energii przez mikroorganizmy – metabolizm energetyczny:

Organizmy chemotroficzne:
- chemoorganotrofy
- chemolitotrofy
Uzyskanie  energii  tzn.  utlenianie  substratu  i  uzyskanie  elektronu,  który  moŜna
przenosić przez przenośniki, w trakcie czego powstaje energia. Elektron przenoszony
jest  na  ostateczny  akceptor.  WaŜne  jest  źródło  elektronów  i  akceptor  ostateczny,  bo
tym róŜnią się bakterie.

Chemoorganotrofy  – źródłem  elektronów  są  związki  organiczne  (np  cukrowce).
Ostatecznym  akceptorem  jest  endogenny  związek  organiczny  w  przypadku
fermentacji.  W  przypadku  oddychania  tlenowego  akceptorami  mogą  być  sole
azotanowe, siarczanowe, CO

, (powstaje wtedy metan u archeonów metanogennych).

Akceptor

Produkt redukcji

Tlenowce

Beztlenowce

Np. E. coli

, N

O, N

Denitryfikacja

–

dysymilacyjna

redukcja azotanów

Metanogenne bakterie

Desulfomonas

Bacillus

SeO

Se, HSeO

Aeromonas, Bacillus

Fumaran

Bursztynina

Walionella (to nie fermentacja)

6) oddychanie tlenowe

oddychanie

tlenowe,

ATP tworzy się siła
protonowa

(gradient

powstaje

etapie

flawoproteiny

ubichinonu

cytochromie, powstaje
ostatecznie H

O. przy

obecności

syntazy

powstaje ATP

Siła protonowa u bakterii wykorzystywana jest do:
- tworzenia ATP
- ruchliwości
- aktywnego transportu
Siła protonowa moŜe powstawać przy wykorzystaniu związków org lub energii świetlnej
7) Glikoliza – szlak EMP (Embdena – Meyerhofa – Parnasa)

(EMP – jest najbardziej rozpowszechnionym w świecie drobnoustrojów szlakiem, to enzymatyczny rozkład
glukozy i innych cukrów do kwasu pirogronowego)

katalizujących pierwszą fazę glikolizy, takich jak heksokinaza i fosfofruktokinaza. Początkowe reakcje
rozkładu glukozy przebiegają tak jak w cyklu pentozowym do momentu utworzenia 6-fosfoglukonianu.
. związek ten pod  wpływem  dehydratazy 6-fosfoglukonianowej (enzym  specyficzny dla tego  szklaku)
ulega  odwodnieniu  i  powstaje  2-keto-3deoksy-6-fosfoglukonian,  który  z  udziałem  drugiego
specyficznego  enzymu  –  aldolazy  2-keto-3deoksy-6-fosfoglukonianowej  –  rozszczepia  się  na
pirogronian  aldehyd  3-fosfoglicerynowy.  Powstały  aldehyd  jest  przekształcany  zgodnie  z  reakcjami
glikolizy w pirogronian.)

Jeśli bakterie rozkładają 1 cząsteczkę glukozy szlakiem EMP, krebsa, i łańcuchem
oddechowym to powstaje 38 cząsteczek ATP. Jeśli zamiast EMP jest szlak HMP to
wydajność jest mniejsza o dwie cząsteczki czyli 36 cząsteczki ATP. Przy szlaku E-D
powstaje 25 cząsteczek ATP, a bilans to 23 cząsteczki.

10) są gatunki bakterii, które mogą uŜywać tylko jednego szlaku, ale są teŜ takie

cowykorzystują HMP, EMP, HMP i ED. Wszystkie archeony nie mogą
wykorzystywać EMP – one wykorzystują ED

11) oddychanie beztlenowe moŜe przebiegać podobnie jak w przypadku tlenowego, gdy

ostatecznym akceptorem są siarczany i azotany, S

. Na pewnym etapie łańcucha

oddechowego elektron jest przenoszony nie na O

ale na S

, SO

, NO

HMP, EMP, ED

→

cykl krebsa

→

łańcuch oddechowy (z cytochromu C reduktaza

siarczynowa lub azotynowa na SO

lub S

lub na NO

Wykład 7 mikrobiologia 2006-11-14

1) akceptorem elektronów moŜe być teŜ NO

, SO

, S

Jako  ostateczny  akceptor  elektronów  mogą  występować  związki  azotu.  Niektóre  bakterie
prowadzą  denitryfikacje  =  dysymilację.  Z  łańcucha  oddechowego  elektrony  przenoszone  są
na związki azotu.
Denitryfikację  mogą  prowadzić  Enterobacteriaceae  z  NO

→ NO

(denitryfikacja

częściowa) inne przeprowadzają cały proces od NO

→ N

(denitryfikacja całkowita).

Ten  proces  pozwala  uzyskać  energię  w  całości  z  tego  procesu  i  uwalnia  azot  do  atmosfery.
Proces  ten  jest  gospodarczo  wykorzystywany  w  oczyszczalniach  ścieków  (ścieki  mają  duŜo
azotu).
W glebach denitryfikacja jest niekorzystna, poniewaŜ pozbawia ją azotu i trzeba nawozić.
Proces  ten  jest  bardzo  waŜny  w  bioremediacji  np.:  gdy  usuwamy  plamę  ropy  gdy  nie  ma
moŜliwości prowadzenia procesu w warunkach tlenowych to wykorzystuje się denitryfikację
dodając azotowe związki.

2) siarczany jako ostateczny akceptor elektronów. Siarczany nie mogą być

wykorzystywane bezpośrednio do akceptowania elektronów, tylko muszą ulec
redukcji!

Dysymilacyjna redukcja siarczanów prowadzi do pojawienia się siarczków w środowisku
np. w morzu czarnym gdzie w strefie przydennej są warunku beztlenowe. Morze czarne –
bo siarczki nadają czarną barwę dnu i woda wydaje się czarna.
3) związki organiczne jako ostateczne akceptory elektronów.

Źródłem  elektronów  moŜe  być  związek  organiczny,  ale  niektóre  bakterie
wykorzystywać związki organiczne jako ostateczny akceptor elektronów.

Fermentacje  –  istotą  jest  uzyskanie  energii.  Etanol  powstaje  bo  inaczej  cały  proces
zatrzymałby się, ale jest to produkt uboczny.

6) bakterie purpurowe bezsiarkowe wykorzystują bakteriochlorofil.

7) u bakterii siarkowych nie fumaran, a siarkowodór jest dawca elektronów.
8) U bakterii zielonych przebieg reakcji jest inny

9) Redukcja NAD u bakterii zielonych i purpurowych
H

S, S

+ NAD

→ S, SO

+ NADH + H

(nad strzałką ATP → ADP + Pi)

10) Metabolizm

chemolitotrofów

uzyskuje

energię

utleniania

związków

nieorganicznych. Akceptorem jest O

lub S

, NO

, SO

i powstaje siła protonowa

wykorzyst przy produkcji ATP.

- druga grupa – bakterie tionowe – nie odkładają siarki tylko utleniają i powstają
produkty pośrednie siarczyny, siarczany, będące źródłem elektronów, który przepływa
przez łańcuch oddechowy.

c) Archeony: Sulfolobus, i Cordariella – występują w gorących źródłach i utleniają

siarkowodór pochodzenia wulkanicznego.

2) Przepływ elektronów przy redukcji związków Ŝelaza. Działa rustycjanina – enzym

odbierający elektrony ze związku Ŝelazawego, powstaje związek Ŝelazowy, a elektorny
ida na bardzo krótki łańcuch oddechowy: Fe, cyt a i cyt c

3) Karboksydobakterie – wykazują zdolność do utleniania CO i tak uzyskują elektrony

np: Pseudomonas Carboxidovorans; mają teŜ hydrogenazę związaną z osłonami, więc
mogą

wykorzystać

cząsteczkowy

jako

źródło

elektronów.

Są

one

chemiditoheterotrofami.

4) Metabolizm energetyczny

- hemoorganoheterotrofy - źródło energii to związki organiczne, ale przebieg procesu

uzyskiwania energii jest zróŜnicowany, moŜe być utleniany w szlaku EMP, HMP i
ED. Ostatecznym akceptorem elektronów mogą być NO

, SO

;

innym źródłem energii moŜe być energia świetlna (sinice)
- chemolitotrofy

5) Biosynteza

- z róŜnicowany jest metabolizm wiązania CO

u bakterii i archeonów cheterotroficznych.

MoŜe się on odbywać w cyklu:
a) krebsa redukcyjny TCA
b) cykl Calvina
c) redukcyjny cykl – CoA
d) cykl 3 hydroksypropionowy

ad.  b)  cykl  Calvina  –  kluczowy  enzym  to:  karboksylaza,  produkt  wiązania  3-
fosfoglicerynian, drobnoustroje sinice, bakterie purpurowe, bakterie nitryfikacyjne

ad.  a)  syntaza  α  –  ketoglutaranowa,  licza;  α  –  ketoglutaran,  izocytrynian,  pirogronian;
bakterie zielone, siarkowe

ad.  c)  dehydrogenaza,  CO,  mrówcza,  pirogronian;  bakterie  redukujące  SO

,; bakterie

homoacetog.

ad. d) karboksylaza propionylo – CoA, malonylo CoA, metylomalonylo CoA, ; bakterie
zielone, bakterie bezsiarkowe

ad. b) cykl Calvina – najwaŜniejszy związek Rybulozo 1,5 – bisfosforan, bo ulega
karboksylacji przy pomocy enzymu karboksylazy – etap karboksylacji
- rozszczepienie na fosfotriozę
- 3 fosfoglicerynian jest redukowany z wytworzeniem heksoz

- 1,3 bisfosfoglicerynian redukowany jest przy uŜyciu NADP

- regeneracja związku sześciowęglowego czyli rybulozo 1,6 bisfosforan

ad. a) odwrotny cykl TCA
-  tam  gdzie  jest  dekarboksylacja,  jest  karboksylacja,  a  gdzie  utlenianie  tam  redukcja.
Ostatecznie powstaje heksoza

ad. d) z udziałem acetylkoCoA (nie trzeba na egzamin)

-  w  warunkach  laboratoryjnych  źródłem  azotu  jest  pepton  –  mieszanina  wolnych
aminokwasów  i  oligopeptydów  powstałych  przez  hydrolizę  białka.  Peptony  róŜnią  się
składem  białkowym  i  hydrolizą  (chemiczna  udziałem  kwasu  solnego  i  enzymatyczna).
Pepton moŜe być mięsny  (z uŜyciem serca wołowego). Pepton moŜe z mieszaniny kilku
peptonów powstałych w wyniku wystąpienia róŜnej hydrolizy.

-  jest  teŜ  grupa  mikroorganizmów,  która  potrafi  wykorzystywać  azot  cząsteczkowy.
Włączenie  N

zachodzi z udziałem mikroorganizmów wolnoŜyjących lub dopiero po

związaniu  z  roślinnymi  korzeniami  –  tzw.  bakterie  brodawkowe  formy  symbiotyczne.
Proces  zachodzi  z  udziałem  kompleksu  nitrogenazy.  Składa  się  z  2  białek:  reduktazy
dinitrogenazy  (białko  Ŝelazowe  dostarcza  elektronów  z  ferredoksyny)  i  dinitrogenazy
(białko  Fe

/ Mo

)te elektrony wykorzystywane do redukcji N

do NH

. W reakcji

redukcji N

zuŜytych jest 16 cząsteczek ATP.

- formy umoŜliwiające to azotobacter lub formy wolnoŜyjące mające geny zlokalizowane
w plazmidach i mogące je przekazywać na szczepy środowiskowe. Są to formy tlenowe.
W glebie występują Clostridium pasterianum - laseczka G (+) beztlenowa, będąca
bakterią fermentującą, a energię uzyskaną z fermentacji wykorzystują do wiązania N

wydajność procesu jest 10- krotnie wyŜsza u azotobacter niŜ u Clostridium pasterianum –
ale ich jest więcej.

- formy symbiotyczne to Rhizobium i Bradyrhizobium, Mezorhizobium, Azyrhizobium.
Rhizobium rośnie szynko, Brady – wolniej i wchodzi w symbiozę z soją. U rhizobium
występuje symbioza specyficzna z określonymi gatunkami rośliny np. Rhizobium phaseoli
– tylko z fasolą. Jest to związek bardzo ścisły, choć nie zawsze, Rhizo i Brady mogą być
bakteriami wolnoŜyjącymi w glebie, ale wtedy nie wiąŜą N

. mogą one przyłączać się do

lektyn - glikoprotein roślin motylkowych wiąŜących się z wielocukrami na ścianie
komórkowej u Rhizobium. Jeśli dojdzie do takiej reakcji to komórka bakterii namnaŜa się
w komórkowy tetraploid , tkanka się rozrasta i powstaje brodawka. Bakterie wolnoŜyjące
z brodawki przechodzą w bakterioidy. Dopiero ta forma bakterioidalna przechodzi w
symbiotyczną, zdolną do wiązania N

- komórka roślinna dostarcza malonian, fumaran, czterowęglowe kwasy – 2 karboksylowe
dla bakterioidów. A bakterioidy redukują N

→ NH

, a synteza glutaminowa włącza je do

szlaków anabolicznych. Ale musi być środowisko beztlenowe, leghemoglobina –
czerwona w brodawce korzeniowej wiąŜe O

. poza tym występuje bakterioidalna błona

chroniąca przed dopływem O

do brodawki. Obecność O

inaktywuje enzymy

odpowiedzialne za wiązanie N

- usiłowano przenieść geny odpowiedzialne za wiązanie N

do rośliny, ale jest to

niemoŜliwe, bo nie moŜna stworzyć warunków beztlenowych.

- w starszych brodawkach leghemoglobina ulega degradacji i powstaje zielona bilirubina

- równieŜ sinice o grubych ścianch – heterocysty nogą wiązać N

a gruba ściana chroni

przed O

8) Źródło siarki – asymilacyjny szlak redukcji

występują dwa związki
nietypowe, pośrednie. Przy
obecności ATP powstaje
adenozyno – 5-fosfosiarczan, a
potem fosfoadenozyno – 5 –
fosfosiarczan.
Cały proces przebiega
wewnątrz komórki.

9) fosforany
- ze środowiska pobierany jest ortofosforan i łączy się ze zw, wydziela się fosfor.
- bakterie mogą uwalniać fosfor związany ze skał nierozpuszczonych, wydzielając
siarkowodór, który je rozpuszcza

BUDOWA WIRUSÓW

1) wirusy to:
- bezwzględne wewnątrzkomórkowe pasoŜyty wielkości 18 – 300 nm
- nie rozmnaŜają się przez podział, są niezdolne do rozmnaŜania poza komórkom

gospodarza

- niezdolne do metabolizmu energetycznego i syntezy białek poza organizmem

gospodarza.

- występują w formie pozakomórkowej jako wiriony (cząstki wirusowe) zbudowane z

genom (RNA lub DNA) i proteinowego kapsydu. Niektóre mają membranowe osłonki
składające się z lipidów, protein i glikoprotein

2) kształt i symetria wirusów
- wiriony nagie ikosaedralne (o symetrii kubicznej)
- z osłonkami ikosaedralne
- nagie helikalne
- helikalne z osłonkami
-  o  budowie  złoŜonej  –  mają  główkę  o  symetrii  ikosaedralnej,  pochewkę  o  symetrii

helikalnej, płytkę podstawową i włókienka kurczliwe.

3) komórki atakowane przez wirusy to komórki roślinne, zwierzęce i bakteryjne i tak
wirusy nazywamy:
- roślinne
- zwierzęce
- bakteriofagi – fagi

wirusy mogą być wielościenne, czy osłonięte.

4)  kapsyd  – składa  się  z  pojedynczych  podjednostek  zwanych  kapsomerami
zbudowanych z białek sferycznych. Ikosaedralne wirusy mają 20 ścianek, a kaŜda z nich
jest trójkątem.
- zróŜnicowane są genomy DNA lub RNA. U zwierząt i bakterii mają głównie DNA, a u
roślin RNA
-  DNA  mają jedno  lub  dwuniciowe, moŜe być to liniowe jednoniciowe DNA, lub forma
kolista
-  dwuniciowe  DNA  moŜe  być  liniowe,  lub  liniowe  dwuniciowe  z  pojedynczymi
odcinkami,  dwuniciowe  z  połączonymi  na  końcach  pojedynczymi  nićmi,  dwuniciowy
kolisty

- RNA mogą być jednoniciowe:
a)  gdzie nić jest pozytywna tzw. „+” nić – taki genom, który po wniknięciu do komórki
moŜe być na nim syntezowane białko
b)  negatywne  –  nie  moŜe  pełnić  takiej  f.  mRNA;  z  udziałem  replikazy  dobudowuje  się
druga nić tzw. forma pośrednia, powstaje ona się rozplata ?
c) liniowy genom segmentowany
d) liniowy genom segmentowany podwójnie – 2 nici pozytywne
e) segmentowany nić negatywna

- dwuniciowe RNA
a) liniowa forma segmentowana

Wirusy nie mają budowy komórkowej!

Wykład 9 mikrobiologia

1. Wł. Wirusów nagich czyli bez osłonki:

a. Nie wykazują w środowisku wraŜliwości na temp., kwaśny odczyn, proteozy,

detergenty, wysuszanie

b. Mogą być łatwo rozprzestrzeniać (w kurzu, drogą kropelkową lub w bezpośrednim

kontakcie)

c. PrzeŜywają w jelitach
d. PrzeŜywają oczyszcza ścieków nieprawidłowe
e. kom. gosp. Opuszczają przez lizę

2. Wł. Wirusów z osłonką

a)  osłonki  zachowują  swą  strukturę  wyłącznie  w  roztworach  wodnych,  są  łatwo
niszczone  przez  wysuszenie,  w  środow.  Kwaśnych,  pod  wpływem  detergentów  i
rozpuszczalników co prowadzi do inaktywacji wirusa
b) nie przeŜywają w drogach pokarmowych
c)  rozprzestrzeniają  się  w  duŜych  kroplach,  wydzielinach,  transplantowanych
organach i podczas transfuzji krwi
d\) kom. gospodarza opuszczają przez lizę lub pączkowanie

3. Wirus HIV odpowiada za zespół niedoboru odporności

a) ma kapsyd z informacją genetyczną i pojedynczymi enzymami umoŜliwiającymi
wniknięcie wirusa do gospodarza, np. endonukleaza oraz enzymy umoŜliwiające
rozmnaŜanie

wirusa

gospodarzu.

b) Na powierzchni kapsydu jest warstwa lipidowa- pozostałość bł. Gosp., oraz
powierzchniowej glikoproteiny zw. peplomerami- i one przyłączają cząstkę wirusa do
kom. gospodarza i ma wł. Antygenowe co pozwala tworzyć szczepionki ale te
glikoproteiny są b. zmienne więc te szczepionki są nieskuteczne.

4. Komórki gospodarza mogą być bakterie i wtedy jest bakteriofag = fag i one mają genom z
2-niciowego DNA i b. rzadko 1-niciowego DNA i RNA

5. cykl Ŝyciowy wirusów – lityczny
1-2  absorbcja  –  rozpoznanie  receptorów  na  kom.  i  przyłączenie  się  do  niej.  Receptory
rozpoznawane  przez  wirusa  to  muko  lub  lipoproteiny  (zakończenie  dla  receptoru  to  kwas
scialowy. Receptor moŜe występować na kom nie stanowiąc wyjściowej kom. dla replikacji i
wtedy dochodzi do aglutynacji.
Wirus nie przyłącza się do wszystkich kom, tylko niektórych – specyficzność
3- penetracja – przeniknięcie wirusa przez ścianę lub błonę kom. i moŜe sie odbyć przez:
- u bakteriofagów wstrzyknięcie tylko genomu a na zewnątrz występuje kapsyd
- u małych wirusów rozluźnienie lokalne struktury błony i wniknięcie całego wirionu
-  u  zwierzęcych  wirusów  przez  endocytozę  (  nie  występuje  u  prokariota)  i  po  zakwaszeniu
dochodzi do uwolnienia kwasu nukleinowego i degradacji kapsydu
- lub przez fuzję błon u wirionów z osłonką

RYSUNEK

4 - uwolnienie genomu
5-7 synteza makromolekuł i replikacja:
* wczesny mRNA i białka wczesne ( hamują replikację DNA komórek gospodarza)
* replikacja genomu w cytoplazmie lub jądrze
* późny mRNA i białka strukturalne tworzące kapsyd

* posttranslacyjna modyfikacja protein ( fosforylacja, glikozylacja – zaleŜy w jakich

komórkach rozwija się dany wirus np. glikolizacji nie ma u bakterii

8- składanie i dojrzewanie cząstek wirusowych. Mogą być osobno tworzone genom i kapsyd i
są składane lub kapsyd opłaszcza juŜ tworzony genom
9- opuszczenie komórki gospodarza przez lizę, egzocytozę lub pączkowanie

RYSUNEQUE

6. MoŜna hamować rozwój wirusów przez:
a) zapobiegnięcie połączenia z receptorem
b) wstrzyknięcie genomu
c) inhibitory proteaz uniemoŜliwiające składanie wirusów
7. Replikacja uzaleŜniona jest od typu genomu:

a) jednoniciowe RNA – nić pozytywna bezpośrednio wykorzystywana do syntezy
protein i jest matrycą do wirusowej replikazy i powstaje druga nic „minus”. Potem nici
się rozszczepiają i „minus” wnika do wirionu

b) druga nić RNA. Działa polimeraza RNA zaleŜna RNA. Na bazie nici
komplementarnej dobudowuje się mRNA i z udziałem replikazy buduje się nić
komplementarna RNA i odtwarza się genom wirusowy.

c)

d) większość DNA wirusów


e)

genom wbudowany jest w chromosom komórki gospodarza – lizogenizacja
tak powstaje retrowirus.
Wirus w fazie komórkowej występuje w postaci kwasu nukleinowego.

8. zakaŜenia lityczne i lizogeniczne u bakterii
- chromosom komórek bakterii wnika do gospodarza i namnaŜa się oddzielnie
-  ale  moŜe  połączyć  się  z  chromosomem  gospodarza,  powstaje  profag,  czyli  inaczej

prowiurs (ogólna nazwa( i om moŜe się dzielić i być dziedziczony. W pewnym
momencie chromosom wirusa ulega wycięciu z genomu gospodarza i ulega procesowi
litycznemu.

- u bakterii maczugowca błonicy zdolność do wytwarzania toksyn zaleŜy od

zakaŜonego wirusem bakteriofaga β i tworzenia profaga. Inne wirusy nie wytwarzają
toksyn, bo jest to cecha szczepowa, klonalna

- u wirusów zw., retrowirusów występują transformacje onkogenne wywołujące raka.
9. Dane wykorzystywane w klasyfikacji:
a) budowa wielkość, morfologia wirionów, rodzaj genomu
b) sposób replikacji
c) właściwości chorobotwórcze
d) sposób rozprzestrzeniania się
e) rodzaj atakowanych komórek (bakteria, roślina, zwierzę)
f) tropizm tkankowy lub narządowy
g) właściwości immunologiczne, antygenowe zlokalizowane na kapsydzie
10.  W  laboratorium  stosuje  się  metody  hodowlane  wirusów  na  zwierzętach  i  patrzy  się  na
efekty  cytopatyczne.  Wykorzystuje  się  białe  myszy,  świnki  morskie,  fretki,  a  czasem  inne
np. małpy, bo tylko u nich Ŝyje dany wirus.
-  wprowadzono  hodowlę  wirusów  na  ptasich  zarodkach,  stosuje  się  zarodki  kurze,  i
przepiórcze  w  9  -  15  dniu  Ŝycia  i  na  nich  się  namnaŜa  wirusy  i  ogląda  stany  chorobowe
wywołane przez wirusa.
-  ostatnio  wprowadza  się  hodowlę  komórek  eukariotycznych  na  szalkach  i  one  są
nieśmiertelne  bo  wyprowadzane  z  linii  nowotworowych  i  moŜna  na  nich  hodować  wirusy.
MoŜna  zauwazyć,  Ŝe  wirus  uszkadza  komórki,  powstają  łysinki,  zatrzymuje  się  mitoza,
replikacja,  zmiany  w  chromosomach,  wtręty  komórkowe  –  skupiska  wirusów  otoczonych
białkiem występujących wewnątrz jądra lub w cytoplazmie.

- jednak do identyfikacji wirusa stosuje się testy immunoenzymatyczne, w warunkach
laboratoryjnych tworzy się przeciwciała rozpoznające odpowiedni wirus w króliku, któremu
wyciąga się potem krew z serca i on zasypia, a surowicę się wiruje i ma się przeciwciała.

11. Drogi zakaŜenia i narządy bezpośrednio i pośrednio atakowane:

a) grypa – zakaŜona droga oddechowa, atakowany jest układ oddechowy oraz czasem
płuca,  ogólny  stan  zdrowia;  Rhinowirusy  –  przeziębienie  namnaŜa  się  w  komórkach
nabłonka które zabijają potem
b) odra – nawet po roku utrzymuje się stan podatności na zakaŜenia drobnoustrojowe
c) zakaŜenie ślinianek przyusznych
d) echowirusy – atakują układ pokarmowy, oddechowy a nawet nerwowy. Wydalane
są masowo do wody z kałem. ZaraŜenie jest groźne w okresach powodzi.
e) rotowirusy – zakaŜają przewód pokarmowy u dzieci powodując letnie biegunki
f) wścieklizna – jeśli nie podejmie się terapii to kończy się zgonem. Wywołana jest
przez  wirusa  wścieklizny,  a  choroba  wściekłych  krów  to  encefalopatia  gąbczasta
mózgu a nie choroba wirusowa. Wściekliznę leczy się surowicami antywirusowymi.
g) kleszczowe zapalenie mózgu
h)  HIV  namnaŜa  się  w  komórkach  dendrytycznych  i  niszczy  mechanizm
odpornosciowy. Człowiek umiera np. na zapalenie płuc

12. Niektóre onkogeny w retrowirusach:

Obl

Kinaza białkowa

Mysz, kot

Białaczka
limfocytów

pre-B,

mięsak

erb-B

Receptor

EGF,

czynnik

wzrostu

komórek nabonka

Kurczę

Erytroleukemia,
włókniako-mięsak

fes

Kinaza białkowa

Kot, kurczę

Mięsak

Fms

Receptor

M-CSF,

czynnik
stymulacyjny
tworzenia

kolonii

makrofagów

13. Struktura wiroidu:
- nagi bez otoczek, cząsteczka RNA. Koliście zamknięta jednoniciowa cząstka RNA
10 razy mniejsza od wirusowego RNA. ZakaŜają rośliny.

- w postaci rozluźnionej to jednoniciowe RNA koliste, a naprawdę tworzy strukturę
szpiliki

- nie jest matrycowym RNA
14. Priony:

- małe białkowe zakaźne cząstki oporne na inaktywację czynników niszczących kwasy
nukleinowe
- nie przybywają z zewnątrz jak wirusy

-  priony  zbudowane  z  250  –  300    aminokwasów.  normalnie  produkowane  przez
komórki,  ich  struktura  jest  helikalna  i  one  są  wydzielane  na  zewnątrz  komórki.  Jak
dojdzie  do  mutacji  tych  białek  to  powstają  formy  zakaźne.  Są  magazynowane  w
wodniczkach komórek CUN. PrPc to formy niezmutowane a formy PrPsc zmutowane
zamiast leucyny mają prolinę w pozycji 200
-  białka  prionowe  o  zmienionej  strukturze  konformacyjnej  jesty  infekcyjne,  moŜe
zmieniać  konformacje  białka  zdrowego  po  przyłączeniu  się  do  niego  i  powstaje
konformacja β-kartki i one uszkadzają komórki nerwowe.
- w pęcherzykach gromadzą się priony i one zmieniają mózg w strukturę gąbczastą jak
u szalonych krów

15. Choroby prionowe u ludzi
a) kuru – ludoŜercy zjadali móŜdŜki
b)  Kreutzfelda  –  Jacoba  –  droga  zakaŜenia  nieznana,  chyba  dziedziczna,  choroba
rozwija się od miesiąca do 10 lat
c)  syndrom  Gerstmanna  –  Straüsslerra  –  Scheinkera  –  utrata  koordynacji  i  otępienie
odziedziczenie mutacji: w genie PrP
d) śmiertelna rodzinna bezzeność

16. Choroby prionowe u zwierząt:
a) zwierzęta tracą koordynację, czują silne swędzenie. Występuje u kóz, bydła, kotów,
norek i jeleni.

Wykład 10 mikrobiologia

1. MUTACJE PUNKTOWE I ICH EFEKTY

Przyczyną zmienności mogą być mutacje spontaniczne, które zachodzą bez
konkretnej przyczyny. Częstość mutacji spontanicznych waha się między 10

-4

a 10

-11

, więc

średnio mutacje spontaniczne występują z częstotliwością 10

-5

dla jednego genu na komórkę.

Częstość mutacji jest podobna jak u eukariota. Częstość mutacji spontanicznych na jedną parę
nukleotydów wynosi 10

-8

. Mutacje mogą pociągać za sobą zmiany fenotypowe, ale nie

koniecznie, bo kod genetyczny jest zdegenerowany.

2. RODZAJE MUTACJI

•

Mutacje punktowe:

Tranzycja – zastąpienie puryny przez inną purynę, lub pirymidyny przez inną
pirymidynę

Transwersja – zamiana puryny na pirymidynę lub pirymidyny na purynę

(gdy dochodzi do zmiany ramki odczytu – przesunięcia ramki odczytu np. o
jedną parę zasad)

•

Mutacje wielomiejscowe:

Delecja – utrata DNA

Insercja – dodanie

Inersja – odwrócenie DNA

Duplikacja – powtórzenie sekwencji DNA

Konsekwencje fenotypowe mutacji punktowych:

•

gdy organizm jest protrofem – występowanie u niego auksotrofizmu – to brak
zdolności do syntezy niektórych białek. Organizm musi pobierać pokarm egzogennie,
czyli z zewnątrz.

•

Zmieniona wraŜliwość na temperaturę (wraŜliwość na wysoką temp.)

•

Zdolność do nabycia odporności na antybiotyk co jest związanie z zahamowaniem
transportu substancji (więc równieŜ antybiotyków) do komórki.

•

Utrata zdolności do tworzenia otoczek, co jest bardzo waŜne, bo decyduje o
chorobotwórczości szczepów

•

Utrata urzęsienie, więc brak zdolności ruchy, utrata pigmentu

•

Zmiany w syntezie łańcucha oligosacharydowego w lipopolisacharydach bakterii
gram (-) (gdy łańcuchy o – swoiste przestają być tworzone, bakterie stają się formami
szorstkimi (R) – niechorobotwórczymi)

•

Utrata zdolności metabolicznych, np. brak zdolności do fermentacji cukrów

•

Zyskanie odporności na wirusy, co związane jest z modyfikacją miejsca
receptorowego

Mutacje mogą być spowodowane równieŜ czynnikami mutagennymi:

•

analogia  zasad:  5-  bromouracyl  i  2-  aminopuryna  są  włączane  do  DNA  podczas
normalnej  replikacji,  ale  ulegają  tautomerycznym  zmianom  podobnym  jak  naturalne
zasady  w  DNA  ze  znacznie  większą  częstotliwością,  co  prowadzi  do  mutacji.  (5  –

bromouracyl włączany jest zamiast tyminy i występuje złe parowanie z guaniną AT→
GC; 2 – aminopuryna włączana jest zamiast adeniny AT → GC; GC→ AT

•

kwas azotawy – dezaminacja A i C AT→ GC i GC→ AT

•

hydroksyloamina – reaguje z C

•

związki alkilujące: etyl i pochodne sulfonowe, nitrogen i azot (dział. 2- funkcyjne)

•

bromek etydyny

•

akrydyna –wiąŜe się z zasadami azotowymi w DNA niezdegradowanym

•

promienie UV – pochłaniane przez pirymidyny (260 nm- max). Najpierw powstają
dimery T i C – to powoduje zniekształcenie helisy, tworzenie dimerów nie jest samo w
sobie mutagenne, (dopisane: mutacja powstaje dopiero podczas próby naprawy
dimerów)

•

Promieniowanie jonizujące – rozszczepia lub degraduje DNA

Mutacje moŜna usunąć przez, np.: przez:

•

fotoreaktywacje – fotoliaza syntetyzowana przez bakterie przekształca dimery tyminy
i cytozyny zaindukowane przez dzianie UV na powrót w wyjściową formę
monomeryczną w obecności światła (320 – 390 nm). Wskazane fragmenty są
wycinane

•

przez endonukleazę restrykcyjną, która wycina uszkodzony fragment DNA,
polimeraza dosyntetyzowuje brakujący fragment, a ligaza go włącza do DNA.

•

Reakcja SOS zwiększenie zdolności reperacji DNA. Jest 17 genów odpowiedzialnych
za  to  (  w  systemie  SOS,  w  którym  polimeraza  III  DNA  wstawia  naprzeciw  dimeru
tyminy  jakąkolwiek  zasadę,  aby  tylko  replikacja  mogła  być  kontynuowana.  System
ten  jest  indukowany  przez  białko  RecA,  zaktywowne  w  wyniku  oddziaływania  z
uszkodzonym DNA, co z kolei inaktywuje represor transkrypcji białko LexA).

•

Jeśli uszkodzenie DNA jest bardzo duŜe to bakteria umiera.

3. Zmiana w aparacie genetycznym moŜe być teŜ związana z horyzontalnym

transferem – otrzymaniem obcego DNA przez bakterie w drodze:

a. transformacji – pobrania DNA z otoczenia
b. transdukcji
c. koniugacij

a. transformacja – w naturze podlega jej tylko dwuniciowy DNA o odpowiedniej

wielkości (12 tys. pz).(

transformacja jest wynikiem pobrania wolnego DNA z otaczającego

podłoŜa i włączenia go do genomu. Wiele bakterii, takich jak Bacillus, Streptococcus jest zdolnych do
transformacji naturalej. Zdolność komórki do pobierania DNA zaleŜy od jej szczególnego stanu, który
nazywany jest kompetencją. Kompetencja sprowadza się do obecności na powierzchni komórki
receptorów dla DNA. U innych bakterii, takich jak E. coli, stan kompetencji moŜe zostać zaindukowany
działaniem odpowiednich czynników chemicznych w niskiej temperaturze).

Kompetentna komórka

ma  np.:  na  zewnątrz  białka  ze  zdolnością  do  wiązania  dwuniciowego  DNA,  większą
aktywność  enzymów  zewnątrzkomórkowych,  a  poza  tym  wytwarza  enzymy
umoŜliwiające transport jednej nici do komórki, a nukleaza degraduje drugą nić DNA
przyłączonego do czynnika (białka kompetencji). Rekombinacja zachodzi przy udziale
białka  rekombinazy.  W  naturze  transformacja  występuje  u  bakterii  G(-)  i  G  (+).  W
warunkach laboratoryjnych w roztworze chlorku wapniowego umieszcza się bakterie
w  temperaturze  0  –  5

C, a potem szybkie podgrzanie, co rozluźnia powierzchniowe

warstwy  i  lepiej  pobierany  jest  DNA.  MoŜna  teŜ  uŜyć  elektroporację  czli
elektryczność.  Transformacja  plazmidem  kowalencyjnie  skręconym  CCC.  W
odpowiednich  warunkach  cała  cząsteczka  wnika  do  komórki  i  działa  jako  replikon  i
nie  musi  być  homologiczny  do  chromosomu  bakteryjnego  i  nie  ma  rekombinacji.
Utrzymanie  plazmidu  w  komórce  wymaga  duŜo  energii,  dlatego  gdy  jest  zbędny  to
jest usuwany. Transformacja plazmidem jest bardzo wygodna dla człowieka. Plazmidy
mogą występować w 200 – 300 kopiach w komórce.

lub dochodzi do mobilizacji plazmidu

retrotransfer

– gdy

występuje

koniugacja

między

komórką

plazmidem

samoprzekazywalnym  z  komórką  biorcy  z  plazmidem  mobilizowalnym  ale  nie
chorobotwórczym
plazmid koniugacyjny przechodzi z D do B
plazmid koniugacyjny mobilizuje plazmidy mobilizowalny
Koniugacja z udziałem plazmidu F #

Komórka HFR ma zdolność do transferu genów chromosomalnych.
Mapa  genetyczna  chromosomowa  pokazuje  ułoŜenie  chromosomów  w  stosunku  do  siebie  i
powstałe  przez  koniugację  przerywaną.  Tak  utworzono  mapę  genetyczną.  Transfer  całego
chromosomu zachodzi bardzo wolno i łatwo  go  przerwać. Transfer łatwiej zachodzi między
przedstawicielami tego samego gatunku lub spokrewnionymi, bo inaczej nie moŜna utworzyć
mostka koniugacyjnego. Mapa genetyczna jest 100 minutowa, koniugacja przerywana jest co
1 minutę. Mapa chromosomowa E. coli jest punktem wyjścia do badań organizacji i struktury
chromosomów bakteryjnych. (nakłada się mapę fizyczną – obrazującą miejsca restrykcyjne i
konwencjonalną na mapę chromosomową.)

4. udział fragmentów labilnych takich jak sekwencje insercyjne (odcinki proste

powtarzalne odwrócone CGATT======= TTAGC te fragmetnty i transpozony

↓
to gen transpozazy

pozwalają odszukiwać miejsce.

Geny kodujące transpozazę, która pozwala się jej wyciąć a następnie włączyć w dowolne
miejsce DNA. Sekwencje insercyjne mają teŜ na końcach promotory skierowane na zewnątrz.

Sekwencje  mogą  się  wbudować  w  pobliŜu  genu  →  to  moŜe  mieć  wpływ  na  ekspresję  tego
genu.  Transpozon  jest  flankowany  przez  dwie  sekwencje  insercyjne,  a  pomiędzy  nimi
znajduje się DNA zawierające geny kodujące geny odporności na antybiotyki lub inne cechy.
Cały transpozon przenosi się jako jeden element. Skutki insercji IS lub transpozonów:

- nowy promotor P’ zastępuje promotor P
- przerywanie ciągłości genu a skutkiem jest brak produkcji białka.

Czasami moŜe dojść do insercji bardzo duŜego fragmentu, są to wyspy genowe, które mają
inny skład nukleotydów w porównaniu z resztą genomu.
Wyspy patogenność to geny warunkujące chorobotwórczość np. synteza jakiejś toksyny. Np.
pałeczki dŜumy HPI – bakterie bez wyspy HPI (High pathogen island) są niechorobotwórcze.

Transpozony koniugacyjne są zintegrowane z chromosomem, ale czasami się wycinają,
przyjmują formę (kolistą) podobną do plazmidów tylko są mniejsze. Mają geny kodujące
syntezę pili płuciowych, które mogą być przenoszone jako kopia do komórki biorcy.

Struktura  inegronu   -  to  takie  sekwencje,  które  zdolne  są  do  włączania  zgrupowań
genów.  Integron  ma  gen  kodujący  integrazę  –  białko  biorące  udział  we  włączaniu  się
kaset  genowych  w  miejsca  docelowe  w  integronie.  Wszystkie  kasety  włączone  w  to
miejsce  są  transkrybowane  w  tym  samym  kierunku.  Promotor  przyłącza  się  do  miejsca
wstawienia się kasety...

Wykład 11 mikrobiologia

1) klonowanie
Najpierw wykorzystywano plazmidy naturalne, a później sztuczne wektory, umoŜliwia
wprowadzenie obcego DNA do DNA organizmu i transkrypcje.

-  w  przypadku  eukariota  do  wektorów  nie  moŜna  wprowadzić  fragmentów  DNA
eukariotycznego,  bo  zawiera  introny  (które  nie  zostaną  usunięta  w  DNA  gospodarza
prokariotycznego),  dlatego  do  wektorów  wstawia  się  cDNA  syntetyzowane  na
matrycy mRNA (które nie ma intronów)
-  wektor  plazmidowy  ma  miejsce  polilinkierowe  rozpoznawane  przez  enzymy
restrykcyjne  rozcinające  kwasy  nukleinowe.  Potem  wprowadza  się  obcy  DNA  do
wektora i się go wtransformowuje do kom.
- wektor plazmidowy ma sekwencje warunkujące autonomiczną replikację, by szybko
się  namnaŜał  i  przez  to  będzie  efekt.  Ma  mieć  marker  selekcyjny  by  moŜna  go  było
wizolować  szybko  (np.  gen  odporności  na  antybiotyki).  Miejsce  polilinkierowe  nie
moŜe być przypadkowe  by podczas wstawiania  genu nie uszkodzić innego  waŜnego,
musi zawierać silny promotor, sekwencję liderową, kodon inicjacji syntezy białka, coś
by  powstało  białko  hydrofobowe,  czyli  białko  naturalne  przyłączone  i  czasami  geny
kodujące transport poza komórkę.
Zostało to uŜyte (to klonowanie :) w lecznictwie  do produkcji protein, peptydów np.
Insulina  (51AA,  2  łańcuchy  połączone  wiązaniem  dwusiarczkowym)  leczącą
cukrzycę. Wcześniej stosowano ekstrakty z trzustek świńskich, które się  oczyszczało
ale czasem wywołały alergie. Somatostatyna produkowana przez przysadkę mózgową.

2) klonowanie z udziałem bakteriofaga
- DNA faga tniemy endonukleazą restrykcyjną
- pomiędzy pocięte fragmenty  fagowego dna wprowadza się sekwencje danego DNA
(insert)  końce  fagowego  DNA  i  insertu  łączy  się  ligaza  fragment  insercyjny  moŜe
mieć wielkość 35 do 40 kpz.
-  to  insercyjne  DNA  prowadza  się  do  kosmidu  (wektor  z  regulacją  replikacji,  gen
oporny na antybiotyki i sekwencja cos – upakują DNA w kapsyd faga.

Uzyskiwanie roślin transgenicznych – technika z AGROBACTERIUM TUMEPHACIENS-
w naturze atakuje roślinę i wprowadza do jej genomu tzw. T-DNA= fragment plazmidu. Do
tego plazmidu w miejsce w rejonie T-DNA moŜna wprowadzić dany gen (np. tak zrobiono z
pomidorami – doprowadzono do zmniejszenia syntezy glukuronidazy =enzym rozkładający
ścianę kom.)

PRZEGLĄD MIKROORGANIZMÓW:

DOMENA: archea
PHYLUM: crenarcheota(termofilne i  hipertermofilne org. metabolizujace siarkę
PHYLUM: euryarcheota(obejmuje archeony metanogenne i halofile oraz
termofile, redukujące siarkę)
*metanogeny są bezwzg. beztlenowcami, utleniają wodór, mrówczan, metanol, redukują
siarkę i inne, produkują co2 i metan.

*halofile są chemoorganotrofami, wymagają do wzrostu 1,5M NaCl, optymalnie 3-4M,
(Halobacterium saliniarum wykorzystują energię słoneczną –mają bacteriorodopsynę)

DOMENA: bacteriae

PHYLUM: aquificae
Autotrofy, wykorzystują H2 jako źródło energii, najstarsza grupa, niektóre termofilne.
Aquifex, Hydrogenobacter.

PHYLUM: deihococcus-termus
Są odporne na wysokie promieniowanie , ma dwa duŜe chlorofile i mega plazmid i mniejsze
plazmidy, są mezofilnymi tlenowcami G(+), duŜe ilości karotenoidów, mają unikatowe
lipidy. Po naświetleniu chromosomy rozpadają się i po 12-14h ponownie się łączą- bardzo
efektywny mechanizm replikacji

PHYLUM: temotogae
Metabolizm C na drodze fermentacji, w lipidach występują wiązania eterowe (podobnie jak u
arche), beztlenowe, G(-)

PHYLUM: chloroflexi
G(-), zielone bezsiarkowe, Chaloflexus i Hepetosiphoues- ruch ślizgowy, brak LPS w błonach
zew. ściany kom.

PHYLUM: cjanobakterie
Prowadzą fotosyntezę z wydzieleniem tlenu. Mają 2 fotosystemy, chlorofil a i prawie
wszystkie fikobiliny, wiąŜą CO2 w cyklu Celvina, mogą być jednokom. Rozgałęzione lub nie,
wykazują tolerancje na róŜne czynniki

(I) sinice jednokom. o kształcie pałeczek lub ziarniaków, prawie wszystkie

nieurzesione, rozmnaŜają się przez podział równomierny na 2 lub przez
pączkowanie

(II) jednokom., ale kilka kom. moŜe się utrzymać razem w agregatach, dzielą się na

wiele małych kom. reprodukcyjnych, tzw. beocyty – uwalniane po przerwaniu
ściany kom.

(III) Nitkowate, nierozgałęzione, często otoczone śluzami – tylko kom wegetatywne

(….)

(IV) (…)
(V) (……)
(VI)

PHYLUM: chlorowi
b. zielone siarkowe ,fotosynteza anooksygenowa(?), asymilują CO2 odwrotnym szlakiem
kwasów 3c, utleniają siarczki do siarki, którą odkładają na zewnątrz kom.

PHYLUM: proteobakteria:
Fototrofy, chemoorganotrofy, chemolitotrofy, na podstawie róŜnic w rRNA dzieli się je na 5
klas :
(a) Alphaproteobacteria- oligotrofy (zdolne do wzrostu przy niewielkim stęŜ
substancji pokarmowych. Rodospirillum sp. (Fototrofy purpurowe bezsiarkowe), metylotrofy-
Methylobacterium sp., chemotrofy- Nitrobacter, bakterie wiąŜące azot –Rhizobium,
chorobotwórcze- Riketsje, Brucela. część bakterii tej klasy wykazuje charakterystyczną
morfologie. Caulobacter  sp. (b. stylikowe), Hyphomirabium- specyficznie paczkują.
*Riketsje =małe pałeczki G(-) 0,3-0,5/0,2-0,8mikrom, pasoŜyty wewnatrzkom. w
erytrocytach, makrofagach. Po sfagocytowaniu uciekają z fagosomu i dzielą się w
cytoplazmie. Nie mają szlaku glikolitycznego i nie wykorzystują glukozy jako źródła C i
energii. Utleniają glutaminian kwasy 3c w cyklu Krebsa. Błonach mają system transportu
składników odŜywczych i koenzymów z kom. gospodarza .(>>)
* Caulobacter sp. – cykl Ŝyciowy , dzieli się forma osiadła .
*hypomikrobium:dzieli się przez pączkowanie, na  jednym biegunie wyrasta „wyrostek” na
końcu tego wyrostka powstaje kom. potomna . replikacja chromosomu, który przez wyrostek
dostaje się do kom. potomnej .

(?) PHYLUM: proteobakteria:
Klasa: Betoproteobacria –oligotroficzne-wykorzystują zw. OdŜywcze dyfundujące ze strefy
rozkładu beztlenowego. Niektóre wykorzystują N2(Alcaligens sp.) lub
amoniak(Nitrosomonas), metan (Methylobacillus) .
Klasa: gramnaproteobacteria.
Klasa: deltaproteacteria : zróŜnicowane ,drapieŜne- Bdellovibrio sp., b. tworzące ciała
owocowe- myxococcus, beztlenowe- Desulfovibrio sp.- wykorzystują związki siarki jako
ostateczne akceptory elektronów – produkują H2S.
Klasa: epislonproteabacteria : małe chorobotwórcze g(-)
*bellovibrio- przecinkowce biegunowo umieszczoną rzęską. Dostaje się do przestrzeni
cytoplazmatycznej i tam Ŝyje na koszt zaatakowanej BAKTERI(!). następuje przyrost na
długość i podziały. Formy potomne uwalniają się i poszukują nowej ofiary.
*mycobactrie :wydzielają substancją lizujące inne bakterie, mogą wydzielać nawet
antybiotyki. Są tlenowymi chemoorganotrofami. Cykl Ŝyciowy: agregują tworząc CIAŁO
OWOCOWE (50-500mikrom, do 1000kom). Niektóre kom. Przekształcają się w mykospory
(cysty)- odporne na działanie suszy. Powszechnie występują w glebie.

Skóra:

••••

Propionibacterium acnes (powoduje trądzik)

••••

Diphtheroides,

••••

Staphylococcus epidermidis,

••••

S. aureus,

••••

Streptococcus sp.,

••••

Bacillus sp.

••••

Meraxella sp.(znalałam Meraxelle, ale więcej było Moraxelli)

••••

Candida albicans,

••••

czasami niechorobotwórcze Mycobacterium sp.

Ucho zewnetrzne:

••••

gronkowce koagulazo – ujemne,

••••

Diptheroides,

••••

Pseudomonas sp.,

••••

czasami Enterobacteriaceae

Nos:

••••

gronkowce koagulazo – ujemne,

••••

paciorkowce zieleniejące,

••••

S. aureus,

••••

Haemophilus spp.,

••••

Streptococcus pneumoniae.

Jama ustna, gardziel:

••••

gronkowce koagulazo – ujemne,

••••

paciorkowce zieleniejące,

••••

Veillonella spp.

••••

Porphyromonas spp,

••••

Prevotella spp.

••••

Neiseria spp.,

••••

Branhamella catharalis

••••

Streptococcus pneumoniae.

••••

Candida spp.

••••

Haemophilus spp.

••••

S. aureus,

••••

Diphtheroides (niechorobotwórcze maczugowce – kojarzą sie z maczugowcami blonicy,
niektore wywoluja dyftery lub blonica, ale oprocz tych szczepow wystepuja nie
chorobotworcze szczepy i inne gatunki)

Oko, spojówka:

••••

koagulazo – ujemne gronkowce,

••••

Haemophilus spp.

••••

Staphylococcus aureus,

••••

Streptococcus spp. ( stosunkow niewiele ze wzgledu na obcenośc czynnikow
przeciwbakteryjnych np lizozymu)

śołądek;

••••

Streptococcus sp.,

••••

Staphylococcus sp.

••••

Lactobacillus spp.,

••••

peptostreptococcus sp

Jelito cienkie:

••••

Lactobacillus spp,

••••

Bacterioides spp,

••••

Clostridium spp,

••••

Mycobacterium spp

••••

Enterokoki (paciorkowce kalowe),

••••

Enterobactriaceae

Jelito grube:

••••

Bacterioides spp,

••••

Fusobacterium spp,

••••

Clostridium spp,

••••

Peptostreptococcus spp.,

••••

E. coli,

••••

Klebsiella spp,

••••

Proteus spp,

••••

Lactobacillus spp.

••••

Paciorkowce kalowe,

••••

Pseudomona spp,

••••

Acinetobacter spp,

••••

koagulazo – ujemne gronkowce

••••

S. aureus,

••••

Actinomyces spp

••••

Bifidobacterium spp.

Pochwa:

••••

Lactobacillus spp( dominuje – obniŜa wartość pH do 4,2 – 4,6 – jest to korzystne, bo jest to
bariera wlaczana do odpornosci naturalnej uniemozliwiajace wnikniecie innych
oraganizmów).

••••

Peptostreptococcus spp,

••••

Diphtheroides,

••••

Streptococcus spp.

••••

Clostridium spp.

••••

Bacteroides spp.

••••

Candida spp.,

••••

Gardnerella vaginalis

Średnio 3* 10 ^ 13 jest eliminowane (bakterii wraz z kałem).
U  noworodków  karmionych  piersią  rozwija  się  flora  związana  Bifidobacterium,  a  dzieci
karmione  mlekiem  sztucznym  rozwija  się  Lactobacillus.  U  dzieci  karmionych  butelką
występuje większa podatność na choroby.

Górne  drogi  moczowe  raczej  wolne  od  bakterii,  tylko  w  dolnej  (najczęściej  w  cewce
moczowej).
Interakcje  pomiędzy  bakteriami  naturalnej  flory  a  napływającymi  to  proces  dynamiczny.
PoniewaŜ  naturalnych  jest  duŜo  w  organizmie  zapobiega  to  kolonizacji  przez  bakterie
chorobotwórcze.  Indukcja  odporności  -  poniewaŜ  stale  stymulują  układ  odpornościowy  do
odpowiedzi  –  przecieŜ  gdyby  nie  było  tych  procesów  odpornościowych,  np.  w  jamie  ustnej
namnoŜyłyby  się  w  chuj  i  przełamałyby  odporność.  Część  naturalnej  flory  moŜe  wywołać
chorobę  (to  organizmy  oportunistycznie  patogenne)  przykładem  jest  paciorkowiec
zieleniejący – zupełnie naturalna flara – niby nie chorobotwórcza, ale gdy jakieś krwawienie

dziąseł, albo coś moŜe spowodować zakaŜenie (np. zapalenie mięśnia sercowego). ObniŜenie
odporności  moŜe  zaleŜeć  od  urazów,  od  cukrzycy,  alkoholizmu,  niedoborów  hormonalnych
czy  leków,  zmiana  diety  –  to  moŜe  powodować  zachwianie  równowagi  w  mikroflorze
bakteryjnej (szczególnie układ pokarmowy).
Wybicie  bakterii  w  układzie  pokarmowych  – dysbakterioza  i  wtedy  moŜe  nastąpić
zasiedlenie  obcych  bakterii,  które  nie  maja  takich  właściwości  fizjologicznych  –  moŜe
prowadzić  do  zgonu!  Dlatego  w  bakterioterapia  – przy  dłuŜszej  antybiotykoterapii  powinno
podawać  się  preparaty,  które  występują  normalnie  we  florze  jelitowej  i  te  preparaty
(probiotyki) pomagają na nowo skolonizować właściwe bakterie.

Probiotyki –  substancje,  które  przywracają  równowagę  w  układzie  pokarmowym,  te
organizmy  są  specyficzne  dla  danego  gatunku,  muszą  np.  wykazywać  adhezje  do  nabłonka
jelitowego,  nie  mogą  być  chorobotwórcze  i  toksyczne  dla  gospodarza.  Muszą  wykazywać
zdolność  kolonizacji  jelita  przez  długi  okres  musza  być  wytrzymale  na  sole  Ŝółciowe,
współzawodniczą  o  receptory  o  substraty  z  patogenami,  mogą  inaktywować  toksyny,  lub
wytwarzać substancje o charakterze antybakteryjna niszcząca ta patogenna florę, która dostaje
się  do  organizmu  z  pokarmem.  Obecność  probiotyków  stymuluje  układ  odpornościowy  do
wytwarzania  czynników  antybakteryjnych.  śeby  bakterie  np.  z  actimelu  przejść  przez  cały
układ pokarmowy musza pokonać wiele czynników, dlatego nie zawsze informacje handlowe
są zgodne z prawdą (ściema <yes>). Dla osób które nie tolerują mleka??(dzięki probiotykom
stwierdzono

obniŜenie

się

wysokości

cholesterolu)

Stwierdzono

aktywność

antynowotworową, zastosowanie w hodowli (lactobacillus, bifidobacterium). Probiotyki maja
coraz  większe  zastosowanie:  probiotyki  w  Ŝywieniu  pszczoły  miodnej  –  pszczoły
podkarmiane są w okresie zimowym (chodzi o białkowe pokarmy – „namiastka pyłku” – ale
to  destrukcyjnie  wpływa  na  układ  pokarmowy  pszczół  i  szybciej  zdychały,  a  te  probiotyki
ogólnie  pomogły  w  ich  rozwoju,  odnotowuje  się  korzystna  stymulacje  zwiększenia
odporności.

Chorobotwórczość drobnoustrojów

Choroba zakaźna - zespól objawów związany z uszkodzeniem tkanek lub zaburzeniem ich
funkcji wskutek zakaŜenie drobnoustrojami chorobotwórczymi
To mogą być wirusy, bakterie, grzyby, organizmy wyŜsze.

Wg  WHO  średnia  liczba  zgonów

w roku wynosi

. 52 miliony w tym ok. 19 mln

powodowanych jest przez choroby infekcyjne, głównie w krajach rozwijających się.

1 ostre zakaŜenie dolnych dróg oddechowych
2 gruźlica
3 biegunki (zakaŜenia układu pokarmowego – dochodzi do odwodnienia przy biegunkach, np

cholera – do zgonu przez 4 godzin tak duŜe odwodnienie)

4 AIDS
5 malaria
7 zapalenie wątroby
8 odra
9 bakteryjne zapalenie opon mózgowych
10 Schistosomatoza
11 krztusiec
12 zakaŜenia amebowe
13 tęgoryjec dwunastnicy

14 wścieklizna
15 Ŝółta febra
16 inwazja świdrowców

Postulaty Kocha
postulat  1  drobnoustrój  musi  być  obecny  u  wszystkich  osób  mających  daną  chorobę  i
powinien mieć związek ze zmianami chorobowymi

postulat 2 drobnoustrój musi być wyizolowany w czystej kulturze od osoby chorej.

Postulat  3  drobnoustrój  wyosobniony  od  chorej  osoby,  po  wprowadzeniu  do  ludzi  lub
zwierząt musi wywołać tą samą chorobę

Postulat 4 drobnoustrój naleŜy ponownie wyosobnić w czystej kulturze od eksperymentalnie
(z  moczu  czy  z  czegoś)  innego  od  zakaŜonego  człowieka  lub  zwierzęcia  w  celu  spełniania
trzeciego postulatu.

Aby  znaleźć  czynnik  etiologiczny  (odpowiedzialny  za  wywołanie  danej  choroby)  moŜna
znaleźć  wtedy  kiedy  zna  się  stały  skład  środowiska  (bakterie  które  normalnie  występują  w
organizmie) .

(Gadka o kłopotach ze zwierzętami laboratoryjnymi)

Postulaty  okazały  się  nie  do  końca  wyczerpującymi  jeśli  chodzi  o  poziom  współczesnej
wiedzy  na  temat  zakaŜeń  bakteryjnych.  Czasem  jedna  bakteria  jest  zakaźna  dla  jednego
organizmu  a  u  innych  nie  jest  chorobotwórcza  np.  trąd  Mycobacterium  leprae  w  tym
wypadku  to  choroba  tylko  człowieka  a  zwierzęta  nie  zaraŜają  się,  dlatego  uzupełnione
postulaty kocha:

Postulat  epidemiologiczny –  jeŜeli  pobieram  wymaz  z  gardła  i  nie  stwierdza  się  (w
większości  u  populacji  zdrowej)  a  u  innej  populacji  istnieje  i  wywołuje  objawy  moŜna
stwierdzić ze...

Postulat  molekularny –  o  właściwościach  chorobotwórczych  drobnoustrojów  moŜna
domniemać  –  prowadzi  się  mutacje  danego  drobnoustroju,  wyłącza  się  najczęściej  gen
odpowiedzialny  za  chorobotwórczość  i  określa  sie  w  róŜnych  testach  zmniejszenie  jego
wirulencji.  Np  bakterie  vibrio  choleare  –  jednym  z  głównych  czynników  chorobotwórczych
jest wytwarzanie toksyny cholery – jeŜeli byśmy zmutowali gen który warunkuje syntezę tej
toksyny obserwujemy zmniejszenie wirulencji.

Oznaki i objawy często towarzyszące chorobom zakaźnym:

Zmiany na skórze lub błonach śluzowych
Zapalenie (czerwony, opuchnięty, bolesny obszar)
Ropa lub wydzielina ( właśnie przy bakteriach)
Bolesna oddawanie moczu, swędzenie lub pieczenie w pochwie
Powiększone węzły limfatyczne, powiększona śledziona
Gorączka

Ogólne bole
Zmiany w stanie psychicznym (skołowanie, letarg)
Niezamierzona utrata wagi ciała
Utrata apetytu (anoreksja)
Wymioty
Biegunka, czerwonka

CECHY CHOROBOTWÓRCZE BAKTERII:

Infekcyjność (zakaźność) – zdolność bakterii do wniknięcia do organizmu przez wrota
zakaŜenia: (nie do komórki, ale do organizmu)

droga pokarmowa (Salmonella sp., Shigella sp Yersinia enterocoliatica, Vibrio sp,

Escherichia coli, Enterotoksyczna, Campylobacter sp, clostridium botulinum, Bacillus
cereus, Listeria sp, brucells sp)

droga oddechowa (Mycobacterium sp, Nocardia sp, mycoplasma pneumoniae,

Legionella spo, pordetelal sp, Chlamydia psittaci, Chlamydia pneumoniae.,
sterptococus sp.)

kontakty seksualne - Neisseria gonorrhoeae, Chlamydisa trachomatis, Treponema

pallidum)

z udziałem wektora np. Komara, gza, pchły, wszy ( reckettsia sp, Ehrilichia sp,

Coxiella sp, Framcisella sp, Borrelia sp. Yersinia pestis)

mechaniczne uszkodzenie skóry np. skaleczenie (np. ugryzienie pisa lub kota lub

lisa), rany po oparzeniach (clostidium tetani) ukłucie igłą (staphylococcus auresus,
Pseudomonas sp.)

Adhezja, kolonizacja, inwazja
Mechanizmy adhezji (dolność do przyłączeni się do komórki w zakaŜonym
organizmie)i kolonizacji:
- fimbrie
- proteiny, np.. hemaglutyniny
- lektyny (glikoproteiny wiąŜące węglowodany)
- LPS
- Kwasy tejchojowe,
- warstwa S
- otoczki, śluzy
- siły hydrofobowe
- tworzenia biofilmu z udziałem zewnątrzkomórkowych polisacharydów

inwazja

(unikanie

mechanizmów

odpornościowych,

wnikanie

głąb

tkanek,

rozprzestrzenienie się w organizmie)

destrukcja  tkanek  przez  produkty  wzrostu  bakterii,  szczególnie  w  skutek  fermentacji,
produkcji kwasów i gazu
wytwarzanie  degradujących  enzymów,  uszkadzających  tkanki,  np.:  lipazy,  fosfolipazy,
kolagenazy,  proteazy,  elastazy,  haluronidazy,  fibrynolizyny,  NH3,  H2O2,  streptokinazy
DNA- azy
unikanie mechanizmów immunologicznych np. wytwarzanie proteazy immunoglobuliny A,
koagulazy (unikanie zniszczenia wskutek fagocytozy), proteina A (unikanie lizy z udziałem
dopełniacza) hamowanie fagocytozy ucieczka

Wykład 13 Mikrobiologia

III Toksyczność (toksyny są produktami bakteryjnymi, które bezpośrednio uszkadzają tkanki
lub uruchamiają destrukcyjną aktywność biologiczną)

Aktywność Egzotosyn:

A. Liza komórki
B. Specyficzne przyłączenie się toksyny do receptora na komórce i indukcja uwalniania

w duŜej ilości mediatorów, np. interleukin IL 1, IL 2, uszkadzających komórki (np.
toksyna szoku TSST S. aureus, enterotoksyny gronkowcowe, toksyny erytrogenne A i
C Streptococcus pyogenes.)

C. Zahamowanie translacji (np. egzotoksyna A P. aeruginosa, toksyna błonicza C.

diphtheriae, toksyna shiga Shigella dysenteriae)

D. Zmiana aktywności metabolicznej komórki po endocytozie toksyny (np. nadmierna

produkcja cAMP [ V. cholerae, b. pertussis] (zakłócenia w gospodarce elektrolitowo –
wodnej – Vibrio – objaw biegunka tak silne ze zgon przez odwodnienie w ciągu kilku
godzin)

E. zatrzymanie uwalnianie neurotransmitera (C. botulinum, C tetani)(wprowadzenie do

komórki przez igle toksyn ale nie wiem o co chodzi)

F. Destrukcja szlaków transdukcji wewnątrzkomórkowej i cytoszkieletu komórki

docelowej po wprowadzeniu do niej toksyn z udziałem III systemu sekrecyjnego.

Aktywność endotoksyn i innych składników ściany komórkowej

Stymulacja  produkcji  cytokin  IL  1,  TNF  alfa,  IL  6,  endorfin  prostaglandy,
leukotrienów,  C5a  itd  –  agregacja  leukocytów  dysfunkcja  komórek  śróńłonka
maczyniowego  uszkodzenie  mięśnia  sercowego,  mózgu  wątroby  płuc,  nerek
spowodowanie szoku septycznego.

SZOK SEPTYCZNY – (mówi się ze jest to chroba spowodowana przez jakieś bakterie –
a  to  wlasciwie  jest  zespól  objawow  które  występują  w  skutek  zakaŜenia  bakteriami,
przyczyną  mogą  być  róŜne  bakterie.  Sepsa  jest  odpowiedzą  org  na  zakaŜenia
mikroorganizmami, temp ciala pow 38, lub poniŜej 36, tętno 90, leukocytów pow 12 lub
ponizej 4 tys. a szok spetyczny jest związany z obniŜeniem ciśnienia.

Właściwości egzo i endotoksyn
Uwaga  czesto  geny  syntezyjące  toksyny  nie  są  w  plazmidzie  tylko  w  genomi  profaga??
Więc  chorobotwórczość  nie  jest  cechą  gatunkową  a  klonalną    pewnych  szczepów.
Oczywiście krąŜą taki szczepy są w rezerwuwarach i mogą powodować epidemie. Np taka
dobra  E.  coli   -  naturalna  flora  bakteryjna,  ogolnie  taka  wspaniala,  ale  szczepy  róŜne
powoduja 60 % zakaŜeń i jest 7 typow patotypow wiec duzo mechanizmów.
Egzotoksyny:
1. ś  asyntetyzowane  przez  bakterie  często  kodowane  przez  geny  slokalizowane  w

polazmidach lub profagach.

2. cieplochwiejne proteiny, inaktywowane w temperaturzez 60 -80 stC
3. toksycznoe w bardzo malych dawkach (mikrogr na kilogram
4. powoduja specyfic`zne objawy chorobowye, ywkazują specyficzny mechanim

dzialania

5. wysoko immunogenne stymuluja wytwarzanie neutralizujcych je przeciwcialam

nazwanych antytoksynami

6. są łatwo inaktywowane przez formaldechyd i inne zwiazkdi chemiczne do

toksoidwów tj. form immunogennych, wywolujących odpowiedź odpornościwą

7. bezpośerednio nie są zdolen do wywolywania gorączki ale posrednio tak bo indukuja

cytokinay

8. czesto nazwa choroby pochodzi od nazwy toksyny.

Endotoksyny

1. są cieplostabilne
2. wykazują toksyczny efekt tylko w wysokich dawkag w miligra na kilo
3. są słabo immunogenne
4. są podobne w strukturze,bez względu na pochodzenie
5. zwykle zdolne do wywoływania następujących objawów: gorączka, szok, kogalcja krwi,

krwawieniei jelitowe itd.

Są dwa róŜne mechanizmy lizy:

1. jednym z mechanizmów jest liza, przyklad – toksyna cholery – wbudowuje sie w

blone cytopl i tworzy kanal, kanal powoduje wplywanie wody w sposob niekonrt i
ucieczke elektrolitow – powoduje rozhwianie homeostazy. Kom pobierajac wode
nadmiernie ulga lizie

2. fosfolipazy – rozszczepiaja blone i powoduja lize i smierc komorki

dzialanie  superantygenów.  Superantygeny  powoduja  wiazanie  glownego  ukladu  zgodnosci
tkankowej  MHC  komórek  prezentujących  antygen  SPC  ktore  nie  prezentuja  antygenu  oraz
receptora  na  limfocytyach  T  pomocni`czych.  Poniewaz  swoistosc  interakcji  pomiedzy  apc  i
limfocetem T pomocniczym...

mechanizm dzialania toksyn AB

e coli ma taki mechanizm np gangliozydy – przylaczaja się  albo cala jednostka ab albo tylko
a wnika , nast obnizenie ph zostaje rozdzileone ab i a do cytoplazmy , potem nastepuje costam
czynnika elonacyjnego i costam jeszcze jest i potem jest zaczymanie translacji??
Toksyna dyfterytu tez powoduje zachamowanie syntezy bialek.

Mechanizm  dzialania  toksyny  botulinowej  (jest  7  typow  tej  toksyny,  ale  mniejwiecej
wywoluja ten sam efekt)
Rysunek  plytka  motoryczna  –  neuron  i  kom  miesniowa:  neurotrnasmiter  (acetylocholina)  w
pecherzyku  przylaczany  jest  przez  proteiny  przy  blonie  prestynaptycznej  t  –Snare  a
napecherzyku  synatpbrevina  i  wszystkie  te  3  bialak  powoduja  przylaczanie  pecherzyka  do
blony  presynaptycznej  i  nastepuje  uwolnienie  acetylocholiny,  a  toksyna  botulinowa  –  to
enzym  aktyw  jonami  cynku  ktory  powoduje  rozszczepienie  tych  protein  dokujacych
(przyczepiajacych i umozliwiajacych uwolnienei neurotransmiera). Jest 7 typow tych toksyn,
niekore  synaprobrewine    albo  inne  .  kiedy  toksyna  dziala  dochodzi  do  prazenia  bo  nie
dochodza impulsy do miesnia.

Mechanizm dzialania Bacillus  anhracis

Wąglik  przede  wszystkim  wytwarza  toksyny  (trzy  tak  naprawde  ale  dzialaja  razem  przede
wszytkim toksyna PA i przylacza sie do blony kom roznych narzadow), potem moze nastapir
rozszczepienie  i  do  miejsca rozszczepienia przylaczane te dwie inne toksyny  (letal   LF  albo
EF) moga byc dwa typu PA z EF albo PA LF. Dochdozi do endocytozy i uwolnienia toksyny.
LF  powoduja  nadmiernie  wydzielanie  cAMP  powoduje  zaklucenie  fizjologi  narzadow
martwicy  ale  rpzede  wszystkim  obpuchlizmy.  A  ta  letalna  uczestniczy  w  MAPKK1  i
PAPKK2  bioraą  udzial  w  transdukcji??  sygnalu  do  jądra  Powoduja  rozlegla  martwice
komorkowa, narzadową i zgon.

Injectiosomy?  –  pozwalaja  na  bezposrednie  wprowadzenie  do  kom  docelowej  toksyn.
Dzialanie  toksyn:  powoduja  uszkodzenie  transdukcji  syganlu  komorkowego  i  niszcza
cytoszkielet.

Jeszce jest system sekrecyjny zwiazany z rzęskami.

Niektóre choroby u ludzi powodowane przez bakterie

Gruźlica  - ostra lub przewlekła wielonarządowa, choroba wywolane przez  Mycobacterium
tuberculosis.  Zmiany  gruźlicze  likalizują  się  najczęściej  w  płucach,  węzłach  chlonnych,
oponach miękkich , nadnerczach, nerkach, najądrzach jajowaodwach, kościach

Trąd –  przewlekła  chroba  (  z  okresami  zaostrzenia  i  utajenia)  wywolania  przez
Mychobacteium  leprae  (jedyny  rezrwuar  to  czlowiek –  jesli  wiec  wszystkich  ludzi  by
wyleczony  tron  by  przestal  istniec,  jest  to  mozliwe  ale...  trudne.  Główne  objawy  choroby
manifestują się w skórze i nerwach obwodowych.

CHOROBY WYWOLANE PRZEZ BAKTERIE ENTEROPATOGENNE

Kampylobakterioza –  zapalenie  jelit  wywolane  przez    Campylobacter  jejuni    z  objawami
bigunki

Dur brzuszny – ostra choroba zakaźna występująca tylko u luidzi wywołana przez  Salmonell
thyphi, charakteryzuje się ciągłym torem goróczkowym, pojawieniem plamistej wysypki w 2
tygodniu apatią, czasem majaczeniem pacjenta.

Dur  rzekomy   -  choroba  zakaźna  wywolana  przez    Salmonella  paratphi,  przebiegająca
poodbnie do duru brzusznego lecz znacznie łagodniej.

Salmonellozy –grupa  ostrych  chorób  zakaźnych  wywolanych  przez  zakaŜenie  paleczkami
Salmonella  sp   innymi  niŜ   S.  typhi i S paratyphi. Najczęściej  S  enteritidis, S. typhimurium
najczęściej    Salmonella  Enterica –  nowa  taksonomia!!!.    Salmonellozy  charakteryzują  się
polimorfizmem  objawów  klinicznych,  przebiegają  zwykle  w  postaci  Ŝołądkowo  –  jelitowej
9zwykle jako zatrucie pokarmowe), narządowej lub septycznej.

Cholera  - ostra szerząca się epidemicznie choroba zakaźna przebiegająca z bólami brzucha i
biegunką, powodowana przez najczęściej  Salmonella Enterica cholerae O1 lb O139

Yersinioza   -  choroba  powodowana  przez    Y.  enterocolitica,  Y  .  pseudoteberculosis,
manifestuje  się  zapaleniem  jelita  krętego,  niekiedy  równieŜ  grubego  i  krezkowatych  wzłów
chłonnych.

Czerwonka bakterynja  - ostra choroba wywolana przez bakterie  Shigella sp manifestująca
się  biegunka,  której  towarzyszą  silne  kurczowe  bóle  brzuch  i  gorączką.  Biegunka
charakteryzuje się częstym oddawanieme niewielkiej ilośći stolca z domieszką śluzu i krwi i
następowymi objawami odwodnienia.

ZakaŜenia    Helicobacter  pylori  stany  zapalne  blony  śluzowje  Ŝołądka,  głównie  części
przyodźwiernikowej,  często  prowadzące  do  choroby  wrzodowej  Ŝołądka  i  dwunastnicy.  Do
zakaŜenia  chodzi  najczęściej  we  wczesnym  dzieciństwie  i  utrzymuje  się  przez  cały  okres
Ŝycia  człowieka.  Mikroorganizmem  tym  zainfekowanych  jest  ponad  50%  ludzkiej  populacji
(w  krajach  rozwijających  się  nawet  80-  90%).  ZakaŜenia    H.  pylori    zwiększa  ryzyko
powstania  rakaŜołądka  (adenocarcinoma)  i  drobnokomórkowego  chloniaka  tkanki
limfatycznej,  powiązanej  z  bloną  śluzową  Ŝołądka  o  niskim  stopniu  złośliwości).  W  1994.
WHO  zaliczyła    H.  pylori  i  do  1  klasy  karcinogenów.  Te  bakterie  wytwarzają  ureazę,
zakglebiaja  sie  w  blone  zolądka  i  miejscowo  powodują  neutralizację  kwasnego  pH  przez
NH3,  niestety  jest  czynnikiem  przyczyniajacym  sie  do  raka  zolądka.  W  jelicie  grubym  nie
infekują.

ZAKAśENIA WYWOLANE PRZEZ BAKTERIE ROBOTWÓRCZE

ZakaŜenie  gronkowcowe –  za  większość  odpowiada  S.  aureus.  ZakaŜenia  przebiegaja  w
postaci  zakaŜeń  skórnych,  szpiku,  kości,  gardła,  wsierdzia,  stawów,  zatruć  pokarmowych,
zakaŜeń  ran  pooperacynjnch  i  oparzeń.    S.  aureus  jest  najczęstszym    czynnikiem  zakaŜeń
wewnątrzpitalnych. Najczęstszy czynnik zakaŜeń wewnątrz szpitalnych – dochodzi do nich w
szpitalach  –  są  to  bakterie  wysokopatogenne  odporne  na  wiele  antybiotyków,  nalezy
przecinac drogi szerzenia, przenoszenia przez personel.

ZakaŜenia  paciorkowcowe  – ostre  choroby  zakaźne  z  objawami  ropnego  zapalenia  skóry,
nosogardła,  zastawek  serca,  płuc  oraz  powaŜne  powikłania  w  postaci  coroby  reumatyznej,
kłębuszkowego  zapalenia  nerek  i  rumienia  guzowatego.  Czynnikiem  etiologicznym  tych
zakaŜen  moze  byc    .  pyogenes  (zapalenie  gardła  angina,  liszajec,  róŜą  ,  plonica,  zapelenie
płuc,  ucha  środkowego,  zatok  itd.)    S.  agalactiae    (posocznica  –  zakaŜenie  uogulnione  –
obecnosc  we  krwi  bakterii.,  zapelenei  płuc,  zapalenie  opon  mózgowych)  S.  pneumoniae
(zapalenie płuc. Opon mózgowo – rdzeniowych, zapalenie ucha srodkowego, zatok, oskrzeli)
.S. mitis ( podostre zapalenie wsierdzia) jesli bakterie niechorobotwórcze wystepuja tam gdzie
nie powinny moga spowodować chorobe.

ZAKAZENIA WYWOLANE PRZEZ CYLINDRYCZNE BAKTERIE g (+)

Błonica –  osra  choroba  górnych  dróg  odechowych  wywolanya  przez    Corynebacterum
diphteriae  -   moga  byc  chorobotwócze    lub  nie  chorobotw  chorobotw  te  ktore  maja
bakteriofaga  beta,  przebigegająca  niekiedy  z  powiklaniami  ze  strony  sera  i  układu
nerwowego.

Wąglik   -  choroba  powodowana  przez    Bacillus  anthracis    wystepująca  w  postaci  skórnej
płucnje lub jelitowej.

Wykład 14 Mikrobiologia

Broń biologiczna
„mikrobiologiczne  lub  inne  biologiczne  czynniki  lub  toksyny,  bez  względu  na  ich
pochodzenie  lub  sposób  produkcji,  typ  lub  ilość,  których  uŜycie  nie  jest  uzasadnione  ze
względów profilaktyczny, ochronnych lub przeznaczonych do innych pokojowych celów”
(I artykuł Konwencji o broni biologicznej ustalonej w 1972 r.)

bronią  biologiczna  zasadniczo  nie  są  same  mikroorganizmy,  ale  mogą  być  podstawą  do
przygotowania takiej broni. Najczęściej w postaci aerozolu, który moŜe być rozprzestrzeniany
na  duŜej  powierzchni,  a  wiec  moŜe  sięgać  wielu  ludzi,  a  w  postaci  wdychanej  nie  ma
moŜliwości przeciwdziałania takiej broni. Nie koniecznie musi to być mikroorganizm, moŜe
to być toksyna oczyszczana przez naukowców i to nie musi być tylko z mikroorganizmów.

Właściwości broni biologicznej:

Jest chorobotwórcza, zwykle powoduje wysoką zachorowalność i śmiertelność
Wywiera silny efekt psychologiczny
Skuteczna w niskich ilościach lub stęŜeniach
Niskie koszty wytwarzania
DuŜa dostępność do mikroorganizmów stosowanych do produkcji broni biologicznej
Łatwość ukrycia produkcji
MoŜliwa do zastosowania na duŜą skalę, np. w postaci aerozolu
Atak trudny do wykrycia, jest trudna do zdiagnozowania, nie jest natychmiast

wykrywana, objawy zwykle występują po kilku dniach

Choroby wywołane bronią biologiczną są często trudne do leczenia

Wady broni biologicznej:

Skuteczność zaleŜy od czynników atmosferycznych
Trudności w przechowywaniu gotowej broni
Produkcja stwarza ryzyko zakaŜenia ludności cywilnej i skaŜenia środowiska
Nie moŜna w pełni kontrolować skutków uŜycia

Cele ataku bioterrorystycznego:

Ludność
Zwierzęta hodowlane
Uprawy roślinne
śywność
Środowisko

Historyczny zakres uŜycia broni biologicznej

StaroŜytność – do XIX w. skaŜenie wody pitnej wrogów zdechłymi, cuchnącymi

zwierzętami (Scytowie, Rzymianie, Ŝołnierze Konfederacji podczas wojny secesyjnej
1861-65). Zatruwanie źródeł wrogów ziarnami Ŝyta skaŜonymi przez grzyby – sporysz
(Asyryjczycy).

Średniowiecze. Katapultowanie zwłok ludzi zmarłych w wyniku epidemii, np. w roku

1346 Tatarzy wywołali w ten sposób epidemię dŜumy w oblęŜonej twierdzy Kaffa na
Krymie (aktualnie Feodozja, Ukraina).

1763 wywołanie epidemii wśród Indian w czasie wojny w Stanach Zjednoczonych, w

skutek przekazania im koców i chust zakaŜonych wirusem ospy.

1914 – 1917 uŜycie przez Niemców laseczki wąglika i pałeczki nosacizny celem

zakaŜenia zwierząt hodowlanych przeciwników, ponadto podjęcie próby zastosowania
bakterii cholery i dŜumy przeciwko ludziom.

1925 – Podpisanie „ Protokołu Genewskiego” o zakazie stosowania broni biologicznej

w działaniach wojennych.

1931-45. Badania i uŜycie broni biologicznej przez Japończyków. Podczas prób w

MandŜurii i Chinach zginęło ok. 10 000 osób w wyniku zakaŜenia bakteriami cholery,
dŜumy, tyfusu, wąglika, riketsjami, wirusem ospy i innymi drobnoustrojami.
Japończycy zakaŜali wodę pitną i Ŝywność, ponadto hodowle bakterii były rozpylane z
samolotów, uwolniono takŜe z samolotów 15 mln pcheł wyhodowanych i zakaŜonych
w laboratoriach.

1941- 42 przeprowadzenie przez Brytyjczyków prób uŜycia bomb ze sporami laseczki

wąglika na wyspie Gruinard w pobliŜu Szkocji. Przetrwalniki wykazywały Ŝywotność
aŜ do roku 1986, kiedy przeprowadzono dezynfekcje wyspy przy uŜyciu
formaldehydu i wody morskiej

1941 podjęcie programu badawczego w zakresie broni biologicznej w USA
1957- 63 zastosowanie w Brazylii wirusów ospy, ospy kurzej, grypy i bakterii

gruźliczy przeciwko Indianom

1972 ustalenie w Genewie konwencji o zakazie produkcji i przechowywania i

niszczenia broni biologicznej i chemicznej. Do 1975 podpisały ją 144 państwa

1978 atak z uŜyciem rycyny, toksyny wyekstrahowanej z nasion rącznika pospolitego

(Ricinus communis) na bułgarskiego emigranta Georgii Markowa w Londynie, który
pomimo udzielonej pomocy medycznej zmarł cztery dni później, oraz innego
dysydenta Wladymira Kostowa w ParyŜu.

Lata 30 -te – 1991. Tajna produkcja broni biologicznej w ZSRR. W arsenale

posiadano 30 ton spor Bacillus anthracis i ponad 20 ton wirusa ospy prawdziwej, a
takŜe wirus Marbur i bakterie dŜumy.

1979 awaria w ośrodku wojskowym w Swierdlowsku (aktualnie Jekaterynburdg),

przetrwalniki laseczki wąglika wydostały się do powietrza. Ostatnie analizy
dostępnych danych sugerują, Ŝe kontakt z endosporami laseczki wąglika miało 250
osób, z których 100 zmarło.

1960 – 1999 podjęcie w USA 33 prób uŜycia broni biologicznej. Miedzy innymi w

1984  roku  w  stanie  Oregon,  sekta  Rajneeshee  skaziła  bary  sałatkowe  w  10
restauracjach  w  Dallas  bakteriami  Salmonella Typhimurnium  w  konsekwencji  czego
zachorowało  751  osób.  Motywy  terrorystów  były  róŜne,  poczynając  od  protestów  o
charakterze antyrządowym, Ŝądań nacjonalistycznych, politycznych, apokaliptycznych
proroctw, motywów przestępczych i kryminalnych, aŜ do ekoterrorystycznych i walki
o prawa zwierząt.

1991 wykazanie posiadania przez Irak 19.000 l stęŜonej toksyny botulinowej. Ta ilość

byłaby wystarczająca do zabicia kaŜdego człowieka na ziemi 3- krotnie. Ponadto, w
Iraku wyprodukowano 8500 l bakterii i spór wąglika oraz 2.200 l aflatoksyny.

1997-1998 nowa forma ataku bioterrorystycznego w USA, polegająca na przesyłaniu

adresatom listów z endosporami bakterii wąglika. Osoby, które miały styczność z
bronią biologiczna w tym pracownicy przyjmujący i sortujący pocztę zostały poddane
natychmiastowej kuracji antybiotykowej, nie zanotowano zgonu w wyniku tych akcji.

2001 ataki sporami Bacillus anthracis przesyłanymi droga pocztową. Stwierdzono 22

przypadki wąglika u ludzi w tym 11 zakaŜeń skórnych i 11 inhalacyjnych. Pięć osób
zmarło.  Dwadzieścia  (91%)  osób  u  których  stwierdzono  wąglik  było  pracownikami
poczty,  wśród  nich  byli  doręczyciele  oraz  pracownicy  sortowni  listów  i  przesyłek.
Obecność  laseczek  wąglika  stwierdzono  takŜe  w  próbkach  pobranych  na  terenie

sortowni.  Bakterie  Bacillus  anthracis  wyizolowane  z  proszku  z  4  kopert,
wyhodowano.  Z  próbek  materiałów  pobranych  od  10  pacjentów  oraz  ze  121  próbek
pobranych  ze  środowiska  wzdłuŜ  drogi,  jaką  przebyły  przesyłki,  nie  wykazywały
róŜnic przy zastosowaniu metod typowania. Izolaty miały taki sam wzór oporności na
antybiotyki.

Ze względu na chorobotwórczość, moŜliwość uŜycia na duŜa skalę trudności w
identyfikacji broni biologiczna podzielona na 3 kategorie.

Kategoria A

Bacillus anthracis (laseczka wąglika)
Yersinia pestis (pałeczka dŜumy)
Toksyny Clostridium botulinum (toksyna botulinowa)
Francisella tularensis (pałeczka tularemii)
Poxvirus variolae (wirus ospy prawdziwej)
Filoviridae (np. Ebola virus) i Arenaviridae (np. Lassa virus) (wirusy gorączek

krwotocznych)

Największe znaczenie. Mogą być łatwo rozprzestrzeniane lub choroby przez nie powodowane
przenoszą  się  z  człowieka  na  człowieka.  Zachorowania  z  duŜą  śmiertelnością,  mogą  mieć
duŜy  wpływ  na  zdrowie  publiczne.  Mogą  spowodować  panikę  i  dezorganizację
społeczeństwa.  Wymagają  specjalnych  metod  diagnostycznych  i  duŜego  zaangaŜowania  ze
strony słuŜby zdrowia.

Kategoria B

Coxiella burnetii
Brucella spp.
Burkholderia mallei
Chlamydia psittaci
Rycyna (z Ricinus communis)
Toksyna epsylon clostridium perfringens
Enterotoksyna B Staphylococcus aureus
Alphaviruses: wenezuelski wirus zapalenia mózgu, wirus końskiego zapalenia mózgu

typu wschodniego, wirus końskiego zapalenia mózgu typu zachodniego

Te niŜej związane z układem pokarmowym
Salmonella spp.
Shigella dysenteriae
Escherichia coli 0157: H7
Vibrio cholerace
Cryptospori(di)um parvum

Umiarkowane znaczenie. Dość łatwe do rozprzestrzenienia.
Zachorowania z umiarkowaną zachorowalnością i małą śmiertelnością. Wymagają
specjalistycznych moŜliwości diagnostycznych i nadzoru epidemiologicznego.

Kategoria C

Wirus Nipah
Hantawirusy
Wirusy kleszczowego zapalenia mózgu

Wirus Ŝółtej febry
Wirus kleszczowej gorączki krwotocznej
Bakterie Mycobacterium tuberculosis oporne na wiele antybiotyków

Potencjalnie bardzo duŜa zjadliwość, mogą być w przyszłości przystosowane do uŜycia jako
bron biologiczna.
Sytuacje świadczące o uŜyciu broni biologicznej:

pojawienie się w populacji duŜej liczby zachorowań z podobnymi objawami,
wiele przypadków niewyjaśnionych chorób lub zgonów
cięŜszy przebieg choroby w porównaniu z typowymi dla danego czynnika

etiologicznego, brak skuteczności standardowej terapii

nietypowa droga zakaŜenia np. poprzez drogi oddechowe, podczas gdy zazwyczaj

zakaŜenie danym patogenem następuje przez inne wrota

pojawienie się chorób nie występujących na danym obszarze geograficznym lub

nietypowym sezonie

choroba warunkowana drobnoustrojem, który normalnie nie występuje na danym

terenie

równoczesny, wielokrotny wzrost liczby zachorowań lub seria epidemii róŜnych

chorób w tej same populacji

pojedynczy przypadek zachorowania spowodowany niezwykłym czynnikiem (np.

ospa prawdziwa, wirusowa gorączka krwotoczna)

wystąpienie choroby, która jest niezwykła w danej grupie wiekowej
nietypowe chorobotwórcze szczepy lub organizmy o oporności na antybiotyki róŜnej

od chorobotwórczych szczepów na danym terenie

podobieństwo genetyczne wśród czynników etiologicznych izolowanych z róŜnych

źródeł, miejsc lub w róŜnym czasie

wyŜsza częstość zakaŜeń wśród ludzi na obszarach otwartych niŜ u ludzi

przebywających w budynkach

wystąpienie wybuchów epidemii tych samych chorób na obszarach nie połączonych

ze sobą

wybuch epidemii powodowanych czynnikiem wywołującym epizoocje
informacja o potencjalnym ataku terrorystycznym lub wojennym, odkrycie broni

biologicznej nielegalnie przechowywanej lub transportowanej

! kategoria A naleŜy pamiętać jak niewielka jest dawka zakaźna i krótki czas inkubacji oraz
śmiertelność.

tabela  z  bakteriami  i  czasem  inkubacji  oraz  czasem  trwania  choroby,  śmiertelnością  i
metodami identyfikacji. Bakterie to:  Bacillus anthracis, Yersinia pestis,

kategoria  B  śmiertelność  mniejsza  (tez  taka  tabela),  czas  inkubacji  trochę  dłuŜszy,  większe
dawki do zakaŜenia

Jeśli byśmy dostali coś w przesyłce pocztowej to: najlepiej nie otwierać :), naleŜy zgłosić albo
na straŜ poŜarną, albo policję (oni maja wzajemne procedury informowania się), jeśli byśmy
to  otworzyli  i  widzimy  proszek  lub  galaretkę,  ograniczyć  kontakt,  włoŜyć  we  worek,
otaśmować,  umyć  ręce  i  włoŜyć  w  następny  worek  (wcześniej  jeszcze  pozamykać  okna  i
klimatyzacje)  po  zabezpieczeniu  naleŜy  wezwać  policje  oni  to  wezmą  i  potem  zostanie
ustalone.  StraŜ  to  zniszczy,  a  policja  ustali,  kto  to  wysłał.  StraŜ  poŜarna  najczęściej  spala

(najlepszy sposób) – ale trzeba uwaŜać Ŝeby nie było to połączone z bronią wybuchową. To
wszystko.

Eksperci  WHO  oszacowali,  ze  uwolnienie  z  samolotu  50  kg  wąglika  nad  terenem
zamieszkałym  przez  5  mln  ludzi  –  zachorowanie  250  tys  zmarło???  Tularemia  50  kg  w
postaci aerozolu obszar 5 mln osobo – zakaz 250 tys zmarło ??

Leki przeciwwirusowe

Leki  przeciwwirusowe  nie  są  czynnikami  selektywnie  działającymi  tylko  na  wirusy,
przewaŜnie działają na procesy replikacji wirusów. NajwaŜniejsze preparaty to:

Acyklovir (zovirax)  – pochodna  guaniny, działa skutecznie m. in. na HSV, WZW, wirus

opryszczki wirus ospy wietrznej, i półpasiec

Gancyklowir

– pochodna acyklowiru o mniej swoistym działaniu, hamuje CMV

Widarabina

– arabinozyd adeniny, skuteczny na wirusy opryszczki, epstetina –
barra (taki wirus), ospy, HBV, słabiej na CMV

Isoksurydyna

– 2-deosky- 5 – jodourydyna leczenie opryszczkowego zapalenia
rogówki

Rybawiridyna

– hamuje syntezę nukleotydów guaninowych (aktywny na róŜne
wirusy DNA i RNA

Amantadyna

– hamuje odlanianie i uwalnianie wirusowego genomu np. hamuje
WZWA

Retrowir

– hamuje replikację retrowirusów np. HIV

Suramina

– inhibitor odwrotnej transkryptazy np HIV

Interferon

– hamują replikację niektórych wirusów np. CMV, stymulują
odpowiedz immunologiczną

Na zakaŜenia bakteryjne:

Antybiotyki –  substancje  chemiczne  wytwarzane  przez  róŜne  organizmy,  działające
wybiórczo  bójczo  lub  statycznie  (zahamowanie  wzrostu)  w  niskich  stęŜeniach  na
drobnoustroje.
Termin ten został wprowadzony w 1942 r. przez Waksmana.
Antybiotyki  mogą  być  naturalne  (penicylina),  półsyntetyczne  (penicylina  i  cefalosporyny
półsyntetyczne), syntetyczne (aztreonam).

Chemioterapeutyk – związek chemiczny syntetyczny niemający wzorca naturalnego

Historia odkryć związków przeciwbakteryjnych

1904 Erlich – wykazanie aktywności przeciwbakteryjnej czerwieni trypanowej,
1910 Erlich i S. Hato – wykazanie aktywności przeciwbakteryjnej arsfenaminy wprowadzenie

do terapii komercyjnego preparatu Salvarsan

1935 G. Domagk – odkrycie aktywności przeciwbakteryjnej sulfonamidów
1896 E. Duchesne, 1928 A. Fleming – odkrycie penicyliny
1944 S. Waksman – odkrycie streptomycyny
1945 odkrycie bacytracyny

1947 synteza nitrofurantoiny
1948 odkrycie cefalosporyn
1949 odkrycie chloranfenikolu
1950 odkrycie neomycyny i tetracykliny
1952 odkrycie erytromycyny, linkomycyny i vigrginianmycyny
1955 uzyskanie cykloseryny
1956 odkrycie wankomycyny, nowobiocyny
1957 wyizolowanie rifamycyny
1962 synteza pierwszego chinolonu (kwas nalidyksowy),f
1968 synteza trymetoprymu
1985 wyizolowanie mupirocyny
2000 synteza linezolidu
2003 uzyskanie daptomycyny

Mikroorganizmy wytwarzające antybiotyki:

bakterie:
Streptomyces spp. Mafoterycyna b, chloramfenikol, nystatyna, kanamycyna, neomycyna,
erytromycyna, rifampicyna, tetracykliny, steptomycyna, wankomycyna

Bacillus spp.- bocytracyna, polimyksyny
- Micromonospora.........

grzyby:
Penicillum sp. – penicilina, gryzeofulwina
Cephalosporium sp. – cefalosporyny

Ogólny podział antybiotyków i chemioterapeutyków:
Beta- Laktamy

penicylina, cefalosporyny, cefamycyny, karbapenemy,
monobaktamy, niekiedy stosowane są z inhibitorami beta –
laktamaz np. kwasem klawulenowym, sulbaktamem,
tazobaktamem.

Aminoglikozydy

streptomycyna, kanamycyna, gentamycyna, tobramycyna,
amikacyna, netilmycyna

Makrolidy

(erytromycyna, roksitromycyna, oleandomycyna, spiramcyna

Linkozamidy

Linkomycnyna, klindamycyna

Tetracykliny

(tetracyklina, metacyklina, doksycyklina

Peptydowe

(polimyksyna, Wankomycyna, Bacytracyna, gramicydyna,
teikoplanina

inne

np. o budowie makrocyklicznej (Rifampicyna),
chloramfenikol, kwas fusydowy, mupirocyna,
spektynomycyna

Sulfonamidy

sulfatiazol, sulfametoksazol

Chinolony

kwas nalidyksowy , cyprofloksacyna

Nitroimidazole

metronidazol

Miarą  aktywności  bakteriobójczej  antybiotyku  jest  najmniejsze  stęŜenie  bakteriobójcze
(MBC),  natomiast  miarą  zdolności  do  zahamowania  wzrostu  bakterii,  najmniejsze  stęŜenie
hamujące (MIC).

Spektrum działania moŜe być:
- wąskie –ograniczone do jednej grupy lub rodzaju drobnoustrojów
- szerokie – skuteczne w odniesieniu do wielu grup bakterii gram (-) i gram (+)

Przykłady związków przeciwbakteryjnych o aktywności bakteriobójczej lub
bakteriostatycznej oraz ich zakres działania
Antybiotyk

Sposób działania

Spektrum

Ampicylina

Bakteriobójczy

Szerokie, G(+), niektóre G(-)

Bacytracyna

Bakteriobójczy

Wąskie G(+)

Karbenicylina

Bakteriobójczy

Szerokie G(+) i wiele G(-)

Chloramfenikol

Bakteriostatyczny

Szerokie

Wankomycyna

Bakteriobójczy

Wąskie, bakterie G(+)

Tetracykliny

Bakteriostatyczne

Szerokie, bakterie G(+) i (-)

Streptomycyna

Bakteriobójczy

Szerokie, G(+) i G(-)

Penicylina

Bakteriobójczy

Wąskie G(+)

Erytromycyna

Bakteriostatyczny

Wąskie G(+), mykoplazmy

.

MECHANIZMY DZIAŁANIA ANTYBIOTYKÓW I CHEMIOTERAPEUTYKÓW

Blokowanie syntezy ściany komórkowej

Penicylina
Ampicylina
Metacyklina
Karbenicylina
Cefalosporyny

Inhibicja transpeptydaz zaangaŜowanych w
syntezę mostków peptydowych w mureinie,
indukcja autolizy komórki

Wankomycyna

Przyłącza się do peptydu D – alamina – D-
alanina, hamuje transpeptydacje

Bacytracyna

Zahamowanie

syntezy

ściany

poprzez

zablokowanie transportu prekursorów przez
błonę

Zahamowanie syntezy kwasów nukleinowych
Ciprofloksacyna i inne chinolony

Inhibicja bakteryjne gerazy co prowadzi do
zahamowania replikacji transkrypcji i innych
funkcji DNA

Rifampicyna

Blokowanie

syntezy

RNA

poprzez

przyłączenie się i inhibicje polimerazy RNA
zaleŜnej od DNA

Wykład 15 mikrobiologia

Mechanizm działania antybiotyków i chemioterapeutyków c.d.
Blokowanie syntezy białek
Streptomycyna
Gentamycyna

Przyłącza się do podj. 30S rybosomu, poowoduje błędny odczyt
mRNA

Chloramfenikol

Przyłącza się do podj. 50S rybosomu, blokuje tworzenie wiązań
peptydowych wskutek inhibicji transferazy peptydowej

Tetracykliny

Łączą z się z podjednostką 30S rybosomu, hamuje przyłączanie
aminoacylo t-RNA

Erytromycyna
Klindamycyna

Przyłacza się do podj. 50S rybosomu i hamuje wydłuŜanie
łańcucha peptydowego

Kwas fuzydowy

Łączy się z czynnikiem eloingacyjnym EF –G i hamuje
translokację

Uszkodzenie błony komórkowej
Polimyksyny

Przyłączają się do błony, niszczą jej strukturę i zaburzają
funkcje

Antagonizm metaboliczny

Sulfonamidy

Hamują syntezę kwasu foliowego przez współzawodnictwo z
PABA

Trymetoprym

Hamuje syntezę kwasu tetrahydrofoliowego przez inhibicję
reduktazy kwasu dwyhydrofoliowego (biseptol)

Dapson

Zahamowanie syntezy kwasu foliowego

Izoniazyd

Uszkadza funkcje i metabolizm NAD, hamuje syntezę kwasu
mykolowego

NiepoŜądane działania uboczne antybiotyków

Działanie alergiczne (ampicylina, penicylina, nowobiocyna, streptomycyna,

cefalorydyna, celalotyna)

Objawy hematotoksyczne (chloramfenikol, nowobiocyna)
Nefrotoksyczyność (amfoterycyna B, cefalorydyna, polimyksyna)
Hepatotoksyczność (erytromycyna, nowobiocyna, tetracyklina)
Neurotoksyczność (gentamycyna [uszkadza 8 nerw – słuchowy – przyczyna

głuchoty], polimyksyna, streptomycyna, cykloseryna)

Dyzbakteriozy

Mechanizm oporność bakterii na antybiotyki i chemioterapeutyki

Inaktywacja antybiotyku (np. penicylina z udziałem beta – laktamazy,

chloramfenikolu, aminoglikozydów przez enzymy modyfikujące – metylazy, acylazy,
fosforylaz itd.

Zahamowanie transportu antybiotyku przez błonę do komórki (penicylina)
Wypompowanie antybiotyku z komórki (tetracykliny, chloramfenikol)
Modyfikacja miejsca docelowego działania antybiotyku, np. polimerazy RNA

(rifamycyna), rybosomu (erytromycyna, streptomycyna), gyrazy (norfloksacyna)

Ominięcie zablokowanego szlaku metabolicznego (sulfonamidy)

Genetyczne  uwarunkowanie  oporności  na  antybiotyki,  mechanizmy  transferu  genów
oporności

Geny  warunkujące  oporność  na  związki  przeciwbakteryjne  mogą  być  zlokalizowane  w
chromosomie lub plazmidzie.

Spontaniczna  oporność  chromosomalna  powstaje  w  wyniku  mutacji  jedno-  lub
wielostopniowych.

Struktura plazmidu koniugacyjnego (rysunek) ma cały zestaw genów RTF odpowiedzialny za,
rysunek z fragmentami flankującymi (uczestniczącymi w wycinaniu).

Struktura transpozonu moŜe być róŜna, bo mogą to być złoŜone transpozony róŜnych rodzin i
grup.

Przyczyny wzrostu oporności na antybiotyki w populacjach bakteryjnych

Nieuzasadnione stosowanie antybiotyków podczas leczenia
Zbyt szybkie odstawienie antybiotyków przez pacjenta
Łatwy dostęp do antybiotyków
UŜycie antybiotyków jako dodatku podczas Ŝywienia zwierząt hodowlanych

(zabronione w krajach UE od 2006)

Stosowanie preparatów przyczyniających się do powstawania oporności na

antybiotyki

Problemy współczesnej antybiotykoterapii

Metycylinooporne szczepy Staphylococcus aureus  (MRSA)
Wankomycynooporne szczepy Staphylococcus aureus (VRSA)
Wankomycynooporne szczepy Enterococcus sp.  (VRE)
Pałeczki  G  (-)wytwarzające  beta  –  laktamazy  o  poszerzonym  zakresie  substratowym

(ESBL)

Kontrola i zwalczanie antybiotykooporności

Stałe monitorowanie zuŜycia antybiotyków i ocena częstości występowania

lekoopornych szczepów

Racjonalna antybiotykoterapia polegająca na stosowaniu leczenia celowanego oraz

wyborze preparatów o moŜliwie najniŜszym potencjale indukowania oporności. W
razie potrzeby modyfikacja stosowanej terapii.

Ograniczenie stosowanie antybiotyków szeroko spektralnych do niezbędnych

przypadków

Ograniczenie profilaktycznego stosowania antybiotyków wyłącznie do niezbędnych

wskazań, np. przy przeszczepach, operacjach kardiochirurgicznych

Ograniczenie wolnej sprzedaŜy antybiotyków oraz ich stosowania w Ŝywieniu

zwierząt i kosmetyce

Poszukiwanie nowych analogów antybiotyków, opornych na enzymatyczną

inaktywację

Poszukiwanie inhibitorów dla enzymów inaktywujących antybiotyki

Poszukiwanie moŜliwości regulowania transportu antybiotyków przez ścianę i błonę

kom. docelowej. UŜycie „wzmacniaczy” uszkadzających błonę bakteryjną poprzez
pobranie magnezu

Opracowanie nowych alternatywnych metod leczenie np. fagoterapii
Poszukiwanie nowych miejsc docelowego działania czynników przeciwbakteryjnych

(badanie genomiczne) i opracowanie inhibitorów blokujących szlaki metaboliczne
niezbędne w Ŝyciu bakterii lub ekspresja genów kodujących czynniki wirulencyjne

Wykorzystanie danych z genomiki bakteriofagów do znalezienia inhibitorów wzrostu

bakterii

Postęp w wakcynologii

Genomika, a zwalczanie oporności na antybiotyki

Liczba genów niebędnych w Ŝyciu bakterii
Gatunek

Ogólna liczba genów

Liczba genów niezbędnych

Bacillus subtilis

4101

271

Helicobater pylori

1590

344

s. pneumoniae

2043

113

S. aureus

2588

658

E. coli

4291

620

H. influenzae

1709

256

Gen niezbędny (zasadniczy, podstawowy) to taki, którego inaktywacja powoduje śmierć
komórki bakteryjnej lub zahamowanie podziałów.

Antybiotyki przeciwgrzybicze

Polieny (amfoterycyna B, nystatyna, natamycyna). WiąŜą się ze sterolami błon

komórkowych, co prowadzi do zwiększenia ich przepuszczalności dla jonów potasu i
aminocukrów na zewnątrz komórki.

Pochodne imidazolu (ketokonazol, ekonazol, mikonzol, klotrimazol, flukonazol).

Hamują syntezę ergosterolu w błonach komórkowych i zahamowują syntezę
fosfolipidów.

Antymetabolity (5-fluorocytozyna) fluorocytozyna jest transporotowana do komórki

grzyba,  tam  ulega  przekształceniu  do  fluorouracylu  za  co  odpowiedzalna  jest
deaminaza  cytozyny  –  enzym  spotykany  tylko  u  grzybów.  Fluorouracyl
wbudowywany jest w RNA – następuje bogata synteza białka.

Rodzaje zabezpieczeń w laboratoriach mikrobiologicznych i biomedycznych (wg CDC USA)

Stopień
zabezpieczeń

Czynniki biologiczne

Zabezpieczenia

BSL. 1

Dobrze znane czynniki, nie
powoduj/ace choroby u
zdrowych dorosłych ludzi.

Standardowe

techniki

mikrobiologiczne, zakaz spoŜywania
posiłków i picia w laboratorium, mycie
rąk przed jego opuszczeniem, zakaz
pipetowania

ustami,

odkaŜanie

powierzchni

roboczych,

niszczenie

materiału zakaźnego po skończonej
pracy wejście do laboratorium powinno
być kontrolowane i organiczne dla osób

być kontrolowane i organiczne dla osób
postronnych.

BSL 2

Czynniki

stanowiące

umiarkowane zagroŜenie

BSL1+  prowadzenie  prac  w  kabinach
biohazard  klasy  II,  stosowanie  kitli,
rękawiczek i maseczek, które nie mogą
być  wynoszone  poza  laboratorium
przed

wyjałowieniem.

Personel

powinien  być  przeszkolony  do  pracy  z
niebezpiecznymi ustrojami i szczepiony
przeciwko  WZW  B,  w  laboratorium
powinna  być  surowica  odpornościowa
przeciwwko

szczególnie

niebiezpiecznym

drobnoustrojom

którymi

prowadzone

są

prace.

Materiały i sprzęt po skończonej pracy
powinien

być

zabezpieczony

(zamknięty w szczlnychpojemnikach)

BSL 3

Czynniki

które

mogą

spowodować

powazne

choroby

stanowiące

zagroŜenie

dla

zdrowia

ludzi.

Rozprzestrzeniania

w postaci aerozolu.

BSL

wszystkie

badania

materiałem  zakaŜonym  powinny  być
prowadzone  w  kabinach  biohazard  II
lub  III.  Personel  zobowiązany  jest  do
noszenia odzeŜy ochronnej i zmiany jej
przed

opuszczeniem

laboratorium,

które

powinno

być

specjalnie

zaprojektowane,

oddzielone

powieŜchni

uŜytkowanych

zabezpieczone

stale

zamkniętymi

drzwami. Powierzchnie ścian podłog,
sufitow powinny być wykonane z
materiałów

umoŜwliwiajacych

ich

dezyncekcje.

Okna

powinny

być

szczelne i zamknięte. Klimatyzacja
powinna być zaopatrzona w filtry
HEPA

BSL 4

Niebezpieczne/egzotyczne
czynniki

stanowiące

zagroŜenie

dla

Ŝycia

rozprzestrzeniane

postaci

Rola mikroorganizmów w obiegu materii i energii

Rola

Aktywność

Przykład mikroorganzómw

Produkcja pierwotna

Fotosynteza
chemosynteza

Glony, sinice, bakterie siarkowe
Chemolitotroficzne bakterie

Konsumenci

DrapieŜnictwo

Pierwotniaki

odŜywiające

się

bakteriami i glonami

Destruenci

Rozkład

matrii

organicznej

Mineralizacja

Bakterie i grzyby degradujące
związki wielkocząsteczkowe

Rozkład związków organicznych do
prostych związków mineralnych

Udział

obiegach

biogeochemicznych

Obieg C, N, P, S

Bakterie transformujące pierwiastki
w róŜne związki chemiczne

PasoŜytnictwo

Chorobotwórczość

Wirusy,

bakterie

grzyby,

pierwotniaki.

Czynniki

warunki środowiska

Mikroorganizmy

Temperatura

110 – 115, głębinowe rowy
morskie

67 – 102, morskie baseny

Methanopyrus kandleri
Pyrodictum abyssi

Pyrodictum abyssi

Ciśnienie osmotyczne 13 – 15% NaCl

Chlamydymonas sp.

Jakiś taki schemat przemian tlenowychi beztlenowych jesli chodzi o cykle węgla

Udział bakterii w obiegu azotu. Schemat.
Udział bakterii w obieg siarki. Schemat.
Obieg fosforu.

Głównym środowiskiem drobnoustrojów jest gleba, nie jest ciągła, i tworzą sie takie skupiska,
obok siebie które tworzą oddzielne środowiska (mikrobiotopy) wiec tez inne warunki i inna
mikroflora. Środowisko wodne ma charakter ciągły, dzieki dyfuzji, prądom, skład wody stale
sie  miesza  i  jest zbliŜony,  zwłaszcze  jeśli  chodzi  o  miejsca  ktore  nie  sązbytnio  oddalone  od
siebie. Ale zarówno w jednym jak i w drugim mikroflora moze miec charakter autochtoniczny
lub  allochtoniczny  (ta  która  napłyneła  –  moze  dość  długo  przebwyać  w  obcym  dla  siebie
środowisku)