background image

Morfologia bakterii 

Bakterie dzieli się na: 

1.  Kuliste 

a.  ziarniaki 
b.  dwoinki 
c.  czworaczki 
d.  sześcianki 
e.  paciorkowce 
f.  gronkowce 

2.  Cylindryczne 

a.  pałeczki 
b.  laseczki 

3.  Spiralne 

a.  krętki 
b.  śrubowce 
c.  przecinkowce 

Bakterie pleomorficzne – bakterie, których populacja składa się z różnokształtnych komórek – może ten fakt wynikać 
odchyleń pomiędzy optymalnymi warunkami środowiska, a rzeczywistymi.  

Jeżeli  nie  zostały  przekroczone  granice  fizjologii  –  mówimy  o  atypowych  kształtach  bakterii.  Jeżeli  zostały 
przekroczone – mówimy o formach inwolucyjnych/degeneracyjnych. Formy te mogą przybrać normalny wygląd po 
przejściu do bardziej odpowiedniego środowiska. 

Formy L (przesączalne) – bardzo drobne formy bakterii, z których mogą odtwarzać się normalne komórki. 

Elementy komórek bakteryjnych 

1.  Ściana komórkowa – ma skomplikowaną budowę i stanowi podstawę podziału systematycznego. Utrzymuje 

kształt komórki i pełni funkcje mechaniczne. Najważniejsze elementy składowe: 

a.  Kwasy diaminowe 

i.  kwas diaminopimelinowy (DAP) i jego pochodne:  

1.  meso-DD 
2.  LL 
3.  3(OH) 

ii.  L-lizyna 

iii.  L-ornityna 
iv.  L-homoseryna 

v.  kwas L-diaminomasłowy (L-DABA) 

b.  Pochodne D-glukozy 

i.  kwas N-acetylomuraminowy (MUR.NAc) 

ii.  N-acetyloglukozoamina (G.NAc) 

c.  Peptydoglikan  (mureina)  –  ogromna  makrocząsteczka  zbudowana  z  wymienionych  wyżej 

pochodnych D-glukozy oraz tetrapeptydów sieciujących: 
 

L-alanina 

D-glutaminian 

L-diaminian 

D-alanina 

 

background image

d.  Kwas teichojowy i teichouronowy (charakterystyczne dla Gram+!) 
e.  Białka 
f.  Polisacharydy 
g.  Glikolipidy 
h.  Mikozydy 
i.  Antygen 0 (charakterystyczny dla Gram-!) 

 

GRAM DODATNIE 

GRAM UJEMNE 

20 nm 

5-15 nm 

jednolita 

dwuwarstwowa 

do 30% aminocukrów 

do 10% aminocukrów 

do 2% lipidów 

do 20% lipidów 

do 4% aminokwasów 

do 18% aminokwasów 

kwasy tejchojowy i tejchouronowy 

antygen 0 

białka 

lipoproteiny 

Ścianę można izolować różnymi sposobami, otrzymując: 

 

Ścianę pełną – komórka bakteryjna po usunięciu cytoplazmy i kwasów nukleinowych 

 

Ścianę strukturalną – pełna ściana bez lipoprotein i lipopolisacharydów 

 

Ścianę gładką – rusztowanie pełnej ściany, po pozbawieniu jej protein przez enzymy 

2.  Błona komórkowa  –  znajduje  się bezpośrednio pod ścianą. Jeżeli pozbawimy bakterię ściany, to uzyskamy 

kulisty  twór  otoczony  samą  błoną  –  protoplast.  Jeżeli  jesteśmy  tępi  i  nie  usuniemy  ściany  do  końca  – 

mamy sferoplast

3.  Cytoplazma – zero filozofii, zawiera rybosomy, wakuole, plazmidy, aparat genetyczny i inny syf, o jakim nie 

ma co się rozpisywać. 

4.  „Jądro” komórki bakteryjnej – pierdoły, bo bakterie są prokariontami... Po prostu zgrupowanie chromatyny 

w cytoplazmie 

5.  Fimbrie – nieruchome wypustki komórki, biorą udział w adhezji, odżywianiu i procesach koniugacji 

6.  Rzęski – długie, ruchome wypustki, biorą udział w procesie ruchu. Bakterie mogą być jedno-, dwu-, czubo- 

lub okołorzęse. 

7.  Otoczki  –  na  zewnątrz  od  ściany  komórkowej,  zbudowane  z  polisacharydów  (poza  B.  anthracis,  która  ma 

otoczkę z kwasu D-glutaminowego). 

8.  Przetrwalniki  –  wytwarzają  je  tylko  3  rodzaje  bakterii:  Bacillus,  Clostridium  i  Sporosarcina.  Powstają 

w niekorzystnych  warunkach  środowiska  poprzez  zagęszczenie  protoplazmy  i  zahamowanie  metabolizmu. 

W korzystnych warunkach przekształcają się z powrotem w formy wegetatywne. 

9.  Substancje  zapasowe  –  u bakterii  chorobotwórczych  dla  człowieka  tylko  C.  diphtheriae  wytwarza  takowe, 

z białka wolutyny – są to ciałka Ernsta-Babesa, które można zabarwić metodą Neissera

background image

Fizjologia drobnoustrojów 

Wymagania wzrostowe bakterii 

Ze względu na wymagania można wydzielić kilka podgrup bakterii: 

1.  Bakterie  o  prostych wymaganiach  –  rozmnażają  się  dobrze  na  prostych  podłożach, wystarczy  zbuforować 

i zapewnić sole mineralne, źródło węgla i azotu. 

2.  Bakterie  o  wysokich  wymaganiach  –  potrzebują  witamin,  zasad  azotowych,  czynników  wzrostowych  lub 

innych substancji – do ich hodowli konieczne są specjalne podłoża

3.  Bakterie o wymaganiach pośrednich – np. potrzebują tylko jednego składnika specjalnego. 

Przy hodowli bakterii należy zwrócić uwagę na następujące parametry: 

1.  Woda – w kontekście odpowiedniego stężenia składników odżywczych 

2.  Sole mineralne – pożywka musi zawierać je w odpowiednim stężeniu. Niektóre bakterie, tzw. halofity, mogą 

wzrastać w środowisku o podwyższonym stężeniu NaCl (do 15%) – stosuje się to w ich różnicowaniu. 

3.  pH – większość bakterii rośnie w pH 4,0-8,0. Tylko niektóre bakterie wymagają wyższego (V. cholerae – 8,2) 

4.  Aminokwasy – bakterie syntetyzują większość aminokwasów z amoniaku i glukozy, jednak niektóre gatunki 

mają ograniczone zdolności w tym zakresie – i wymagają podaży określonych składników w pożywce. 

5.  Węglowodany – niektóre bakterie metabolizują mono-, di- i polisacharydy – można wykrywać produkty ich 

rozkładu (CO

2

, H

2

) w odpowiednich pożywkach. 

6.  Tłuszcze  –  bakterie  syntetyzują  większość  tłuszczy  (można  je  wykrywać  potem  w  środowisku),  ale  wiele 

potrzebuje do wzrostu oleinianu sodu

7.  Witaminy – głównie witaminy B (od 1 do 9, bez 7) 

8.  Czynniki wzrostowe – określone związki, np. kwas p-aminobenzoesowy, hematyna. 

9.  Skład  gazowy  środowiska  –  niektóre  bakterie  wymagają  zwiększonego  stężenia  CO

2

,  ale  najważniejszym 

gazem jest tlen. Ze względu na jego tolerancję wyróżniamy: 

a.  Bezwzględne  beztlenowce  –  nie  tolerują  tlenu  powyżej  0,5%  i  muszą  wzrastać  na  pożywkach 

zredukowanych  –  wynika  to  z  braku  enzymów  tj.  katalaza,  cytochromy.  Np.  laseczki  tężca 
i zgorzeli gazowej. 

b.  Względne beztlenowce – mogą normalnie funkcjonować przy stężeniu tlenu 2-8%, wytrzymują tlen 

atmosferyczny do 1,5h. Np. Clostridium novi

c.  Mikroaerofile – mogą funkcjonować przy zawartości tlenu do 20%, zaliczamy tu liczne gatunki. 

d.  Bezwzględne  tlenowce  –  funkcjonują  optymalnie  przy  atmosferycznym  stężeniu  tlenu,  oddychają 

tlenowo, tutaj też zaliczamy liczne gatunki. 

10. Temperatura – bakterie podzielono na 3 grupy ze względu na tolerancję temperatury: 

a.  Psychrofilne – 0-30 stopni, optimum 15 stopni 

b.  Mezofilne – 10-45 stopni, optimum 30-37 stopni (temperatura ciała ludzkiego!) 

c.  Termofilne – 40-70 stopni, optimum 52 stopnie 

background image

Cykle rozwojowe bakterii 

Wyróżniamy dwa rodzaje cyklu rozwojowego bakterii: 

1.  Podział poprzeczny – bakterie dzielą się na dwie po powieleniu materiału genetycznego, bez filozofii. 

2.  Tworzenie form L – pod wpływem np. antybiotyku, z komórki wegetatywnej powstaje tzw. forma olbrzymia

wewnątrz której tworzą się liczne formy karłowate – formy karłowate mogą ulegać rozsianiu i po trafieniu 
w sprzyjające warunki, przekształcają się z powrotem w formy wegetatywne. 

 

W procesie powstawania populacji bakteryjnej rozróżnia się kilka okresów: 

1.  Faza spoczynkowa – bakterie adaptują się do nowego środowiska i ich liczba pozostaje względnie stała 

2.  Faza intensywnych podziałów – bakterie dzielą się jak pokurwione, średnio co 30-90 minut 

3.  Faza niezmienna – bakterie zeżarły, co było, więc nie mogą się dalej dzielić – liczba jest na stałym poziomie 

4.  Faza spadkowa – nie mogą się dzielić, a się starzeją – więc liczba powoli spada 

Bakterie różnie zachowują się po wysianiu na podłoża płynne. Mogą: 

1.  Tworzyć zmętnienie 

2.  Tworzyć skupiska na ścianach probówek (Streptococcus) 

3.  Tworzyć kożuszek na powierzchni płynu (bakterie tlenowe) 

4.  Namnażać się na dnie probówki (bakterie beztlenowe) 

Po  wysianiu  na  pożywkę  stałą,  bakterie  tworzą  kolonie,  czyli  wielomiliardowe  klony  pojedynczych  komórek 
widoczne makroskopowo. Przy ocenie kolonii bierze się pod uwagę: 

1.  Kształt 

2.  Wielkość w mm 

3.  Wzniesienie 

4.  Strukturę 

5.  Powierzchnię 

6.  Brzegi 

7.  Przezroczystość 

8.  Zawieszalność w płynach 

9.  Szybkość powstawania 

10. Wydzielany zapach 

Fizjologia bakterii 

Ruch bakterii urzęsionych i spiralnych można obserwować na trzy sposoby: 

 

W kropli wiszącej 

 

W ciemnym polu widzenia 

 

W specjalnej pożywce 

background image

Co do enzymów bakteryjnych, to bez zbędnego wdawania się w szczegóły – bakterie mają liczne enzymy, niektóre 
na tyle charakterystyczne, że ich działanie może służyć do identyfikacji. Wydzielamy 3 grupy tychże enzymów: 

 

Zewnątrzkomórkowe  –  rozkładają  to,  co  poza  komórką,  czyli  makrocząsteczki,  elementy  substancji 

pozakomórkowej, hemoglobinę itd. 

 

Wewnątrzkomórkowe  –  regulują  procesy  życiowe  bakterii,  czyli  syntezę,  rozkład,  translokację  przez  błonę 

(permeazy) itd. 

 

Oksydoredukcyjne – odpowiadają za procesy energetyczne oraz tolerancję i wymagania wobec tlenu. 

Enzymy  można  także  podzielić  na  takie,  które  są  cały  czas  (konstytutywne)  oraz  takie,  które  pojawiają  się 
w określonych warunkach (adaptacyjne). Enzymy adaptacyjne mogą być: 

 

indukowane – czyli jak się coś pojawi, to pobudza syntezę enzymu 

 

represorowane – czyli jak się coś pojawi, to hamuje syntezę enzymu (a z tego wynika, że jak coś zniknie, to 

się enzym „odblokuje”) 

Bakterie,  jak  to  organizmy  żywe,  mogą  albo  wydalać  katabolity,  albo  tworzyć  anabolity  –  po  związkach  z  każdej 
z tych grup można je identyfikować. Katabolity są proste – albo gaz, albo coś nieorganicznego, albo organicznego – 
zero filozofii. Anabolity z kolei można sobie podzielić: 

1.  Polisacharydy – w kilku formach: 

a.  śluz 

b.  otoczka 

c.  materiał zapasowy (glikogen lub skrobia) 

2.  Białka – wydzielane do środowiska (poza wolutyną u C. diphtheriae), tutaj wyróżniamy: 

a.  toksyny 

b.  enzymy pozakomórkowe 

c.  antybiotyki białkowe 

3.  Tłuszcze – raczej związane z komórką, czasem bardzo charakterystyczne (np. u Mycobacterium

4.  Barwniki 

a.  zewnątrzkomórkowe – np. pyocyjanina u P. aeruginosa 

b.  wewnątrzkomórkowe – związane z komórką 

5.  Witaminy – nie mają zastosowania w diagnostyce mikrobiologicznej 

Bakterie są zakażane przez wirusy, tzw. bakteriofagi. Swoistość zakażenia stosuje się do określania podtypu bakterii, 
tzw.  typu  fagowego.  Bakteriofag  może  być  zjadliwy,  czyli  powodować  lizę  zakażonej  komórki,  albo  łagodny,  czyli 
doprowadzać do procesu lizogenii. 

Lizogenia  –  proces  włączenia  materiału  genetycznego  bakteriofaga  do  materiału  genetycznego  bakterii,  gdzie 
pozostaje  on  w  formie  uśpionej.  Może  ulec  aktywacji  pod  wpływem  określonych  czynników  (np.  promieni  UV) 
i doprowadzić do lizy komórki. 

 

background image

Genetyka bakterii 

Mutacja spontaniczna – czyli taka, która pojawia się niezależnie od środowiska zewnętrznego 

Mutacja  indukowana  –  czyli  taka,  która  pojawia  się  pod  wpływem  jakiegoś  czynnika  (np.  mutagenu  albo 
wprowadzenia obcego DNA). Zaliczamy tutaj: 

 

Transformację – czyli przeniesienie cechy za pomocą „czystego”, wyizolowanego DNA 

 

Transdukcję – czyli przeniesienie cechy za pośrednictwem wektora, najczęściej bakteriofaga 

 

Rekombinację płciową – czyli mutację indukowaną po procesie koniugacji 

Bakterie  chorobotwórcze  tworzą  różne  rodzaje  kolonii  i  można  wykrywać  mutacje  poprzez  obserwację 
zmiany morfologii kolonii

 

Kolonie typu S – inaczej gładkie, najbardziej popularne wśród bakterii chorobotwórczych 

 

Kolonie typu R – szorstkie, najczęściej powstają z kolonii S i oznaczają utratę chorobotwórczości (są wyjątki, 

np. prątki gruźlicy mają na odwrót – chorobotwórcze tworzą R) 

 

Kolonie typu M – śluzowe, mogą przechodzić w S lub R 

 

Kolonie typu D – małe, karłowate 

 

Kolonie typu L 

Dziedziczenie pozachromosomowe 

Biorą tutaj udział dwie grupy czynników: 

1.  Plazmidy  –  koliste  makrocząsteczki  DNA  nie  będące  częścią  chromosomu  bakteryjnego,  na  podstawie 

rozmiaru i sposobu podziału dzielimy ja na dwie słabo rozgraniczone grupy: 

a.  Duże  plazmidy  zakaźne  –  replikują  się  w  sprzężeniu  z  chromosomem,  dlatego  jest  ich  mało 

(1-2 na komórkę), są przekazywane na drodze koniugacji 

b.  Małe  plazmidy  niezakaźne  –  replikują  się  niezaleźnie,  dlatego  jest  ich  więcej  (10-15  na  komórkę), 

są przekazywane np. na drodze transdukcji 

Wyróżniamy także tzw. episomy, czyli plazmidy zdolne do odwracalnego łączenia się z chromosomem. 

Ze względu na kodowane cechy, wydzielamy: 

c.  Plazmidy  F  (czynniki  płciowe  F)  –  przekazywane  podczas  koniugacji,  kodują  cechy  związane 

z koniugacją (np. wytwarzanie fimbrii) 

d.  Plazmidy R (plazmidy wielolekooporności) – kodują odporność np. na antybiotyki, środki odkażające 

e.  Plazmidy  Col  (czynniki  kolicynogenne)  –  kodują  kolicyny,  czyli  białka  o  charakterze  antybiotyków, 

można typować bakterie na podstawie wytwarzanych kolicyn (w badaniach epidemiologicznych). 

2.  Czynniki  translokacyjne  –  są  to  elementy  pozachromosomowe,  które  mogą  się  włączać  w  chromosom, 

plazmidy albo bakteriofagi. Zaliczamy tutaj: 

a.  Episomy – czyli plazmidy łączące się odwracalnie z chromosomem, opisane powyżej 

b.  Translokony  –  małe  elementy  genetyczne  posiadające  sekwencję  insercyjną  i  kilka  genów. 

Najczęściej kodują oporność na antybiotyki, jest też translokon kodujący zdolność rozkładu laktozy. 
Sekwencja insercyjna koduje geny konieczne do integracji translokonu z miejscem docelowym. 

Adaptacja  biochemiczna  –  przejściowa  zmiana  morfologii  lub  metabolizmu  bakterii  pod  wpływem  środowiska, 
polegająca  na  aktywacji  takich  a  nie  innych  szlaków  metabolicznych.  Nie  wpływa  na  genotyp,  nie  dziedziczy  się 
i po ustąpieniu  działania  bodźca  komórka  wraca  do  poprzedniego  stanu.  Może  się  przejawiać  np.  pleomorfią  albo 
utratą otoczek/rzęsek, co można zaobserwować.