background image

Temat 14: Różnicowanie pałeczek z rodziny Enterobacteriaceae 
 

 
Aby zaliczyć to ćwiczenie student powinien: 
 

  umieć  scharakteryzować  rodzinę  Enterobacteriaceae  (wspólne  cechy  biochemiczne,  

przykłady rodzajów bakterii i powodowane przez nie choroby) 

  wiedzieć,  jakie  cechy  biochemiczne  bada  się  podczas  identyfikacji  pałeczek 

jelitowych,  

 

wiedzieć, jakie badania wchodzą w skład szeregu izolacyjnego i szeregu IMVC

 

 
     

Enterobacteriaceae  (z  gr.  enteron  -  jelito)  tworzą  obszerną  rodzinę  pałeczek 

występujących  głównie  w jelicie  człowieka i  zwierząt.  Z tego powodu często  określa się je 
mianem  pałeczek  jelitowych.  Są  to  średniej  wielkości  gramujemne  pałeczki, 
nieprzetrwalnikujące,  ruchliwe  lub  nieruchliwe,  posiadające  otoczki  lub  bezotoczkowe, 
rosnące na zwykłych podłożach. Ich wspólnymi cechami biochemicznymi są: 
 

 

szybka fermentacja glukozy (także w warunkach beztlenowych) 

 

redukcja azotanów do azotynów, 

 

ujemna reakcja na oksydazę cytochromową. 

 
Prawie  wszystkie  pałeczki  z  rodziny  Enterobacteriaceae  wytwarzają  katalazę  (enzym 

rozkładający H

2

O

2

). W kwasie DNA tych bakterii suma cząsteczek guaniny i cytozyny (G+C) 

wynosi  39-59%.  Granice  między  poszczególnymi  rodzajami  nie  są  ostre,  spotyka  się  liczne 
formy przejściowe. Dlatego klasyfikacja tej rodziny nie jest jeszcze ostatecznie ustalona. 

Zgodnie  z  klasyfikacją  podaną  przez  Bergeys  Manual  of  Determinative  Bacteriology 

rodzinę Enterobacteriaceae dzielimy na 5 trybów: 

 
Tryb I –    Escherichieae  – obejmuje rodzaje: Escherichia, Edwardsiella, Citrobacter,  
                                             SalmonellaShigiella 
Tryb II -   Klebsielleae   - obejmuje rodzaje: KlebsiellaEnterobacterHafniaSerratia 
Tryb III – Proteae             - obejmuje rodzaj Proteus 
Tryb IV –Yersinieae         - obejmuje rodzaj Yersinia 
Tryb V  -  Erwinieae         - obejmuje rodzaj Erwinia. 
 
Podział  na  tryby  oparto  głównie  na  podobieństwie  składu  DNA,  które  jest  wyrazem 

pokrewieństwa mikroorganizmów. 

Część  pałeczek  z  rodziny  Enterobacteriaceae  powoduje  zakażenia  przewodu 

pokarmowego  (Shigella  wywołująca  czerwonkę,  czy  Salmonella  powodująca  dur  brzuszny 
lub  tzw.  salmonellozy,  czyli  zatrucia  pokarmowe),  inne  zaliczamy  do  względnie 
chorobotwórczych lub komensali (mikroorganizmów w zasadzie niechorobotwórczych, które 
zazwyczaj współżyją z organizmem gospodarza). Jednak przeniknięcie niektórych komensali 
do  miejsc  w  organizmie,  w  których  normalnie  nie  występują,  może  stać  się  przyczyną 
niebezpiecznych  zakażeń.  Szczepy  Klebsiella  pneumonieae,  Escherichia  coli  (pałeczki 
okrężnicy),  Proteus  sp.  i  inne,  mogą  spowodować  trudne  do  wyleczenia  zakażenia  dróg 
moczowych, oddechowych, posocznice u wcześniaków i noworodków. 

Jako  że  dla  większości  pałeczek  z  rodziny  Enterobacteriaceae  naturalnym  miejscem 

bytowania jest przewód pokarmowy człowieka i zwierząt, ich obecność w innych miejscach, 
np.  w  wodzie,  glebie,  czy  w  produktach  żywnościowych  traktowana  jest  jako  wskaźnik 

background image

bezpośredniego lub pośredniego zanieczyszczenia fekalnego (kałowego). Przykładem może tu 
być  szerokie  stosowanie  pałeczki  okrężnicy  (Escherichia  coli)  w  ocenie  stanu  sanitarnego 
wody. 

Pałeczki  Enterobacteriaceae,  poza  nielicznymi  wyjątkami,  nie  wykazują  większych 

różnic  morfologicznych  komórek  lub  kolonii,  umożliwiających  odróżnienie  rodzajów  i 
gatunków.  Różnicowanie  w  ich  obrębie  oparte  jest  głównie  na  określeniu  właściwości 
biochemicznych badanego szczepu. Analizie takiej poddaje się szczepy bakterii wyizolowane 
z badanego materiału na podłożach  wybiórczo-namnażających (SF,  Levin, Mc Conkey, SS, 
Wilson  -  Blair).  Kryterium  zaliczenia  pałeczek  do  określonego  rodzaju  stanowi  zespół 
właściwości biochemicznych, takich jak: 

 

  wytwarzanie niektórych metabolitów (indol, H

2

S), 

  rozkład cukrów i alkoholi (laktoza, mannitol, dulcytol), 
  rozkład aminokwasów (deaminacja, dekarboksylacja), 
  przemiany pewnych związków (mocznik, malonian), 
  aktywność niektórych enzymów (oksydaza, katalaza). 

 
Diagnostykę  bakterii  z  rodziny  Enterobacteriaceae  poprzedza  wykonanie  oznaczeń 

potwierdzających zdolność wyizolowanych szczepów do: 

  wytwarzania oksydazy,  
  fermentacji glukozy i 
  redukcji azotanów. 

 
Następnie należy przystąpić do bezpośredniej identyfikacji bakterii do rodzaju i gatunku, 

na podstawie schematów biochemicznych. Badania przeprowadza się etapami. 

Pierwszy z nich polega na wykonaniu tzw. szeregu izolacyjnego. Składa się on z czterech 

podłoży diagnostycznych: 

1.   wody peptonowej z tryptofanem, 
2.   podłoża Kliglera, 
3.   laktozy 10% pod parafiną, 
4.   podłoża z mocznikiem. 
 
Wzrost bakterii na tych podłożach pozwala na ocenę następujących właściwości:  
1.  wytwarzania indolu z tryptofanu, 
2.  zdolności do wytwarzania siarkowodoru (H

2

S), 

3.  wytwarzania gazu przy fermentacji węglowodanów, 
4.  rozkładu laktozy i mocznika. 
 
Wyniki tych badań są podstawą do zastosowania odpowiedniego szeregu różnicującego w 

drugim etapie badań.  

Etap trzeci, tzw. testy potwierdzające, wykonywany jest tylko w przypadkach wątpliwych, 

w których nie jest możliwe określenie przynależności taksonomicznej  badanego szczepu na 
podstawie uprzednio przeprowadzonych badań. 

Klasyczna diagnostyka drobnoustrojów wymaga zgromadzenia bardzo wielu danych. Jest 

to praca żmudna, długotrwała i wymagająca zastosowania wielu podłóż i odczynników. Jest 
to  więc  badanie  drogie.  Dlatego  w  praktyce  stosuje  się  szereg  mikrometod  ułatwiających  i  
przyśpieszających  identyfikację.  Metody  takie  zostały  m.in.  opracowane  dla  bakterii 
będących  wskaźnikami  stanu  sanitarnego,  np.  szybka  identyfikacja  pałeczki  okrężnicy 
(Escherichia coli) spośród bakterii grupy coli typu kałowego możliwa jest dzięki tzw. testowi 
(szeregowi) IMVC. Skrót ten oznacza następujące cztery badania: 

background image

 
 

  I    –  badanie zdolności do wytwarzania indolu z tryptofanu, 
  M  –  reakcja z czerwienią metylową (tzw. odczynnik MR), która przyjmuje czerwone 

             zabarwienie przy zakwaszeniu podłoża Clarca w wyniku rozkładu glukozy, 

  V   -  badanie zdolności do wytwarzania acetylometylokarbinolu (acetoiny) z glukozy 

             na podłożu Clarca (tzw. reakcja Vogesa-Proskauera), 

  C   -  badanie zdolności do wykorzystywania cytrynianu jako jedynego źródła węgla. 

 
      Typowe  szczepy  Escherichia  coli  wytwarzają  indol  z  tryptofanu,  rozkładają  glukozę  z 
wytworzeniem  kwasu,  nie  wytwarzają  acetylometylokarbinolu  i  nie  potrafią  korzystać  z 
cytrynianu  jako  jedynego  źródła  węgla,  a  więc  w  teście  IMVC  dają  wynik:  ++    . 
Wyjątkowo zdarzają się szczepy E. coli indoloujemne i w tedy wynik szeregu IMVC będzie 
miał  postać:    +    .  Według  szeregu  IMVC  identyfikuje  się  w  sposób  pewny  tylko  te 
bakterie  z  grupy  coli,  u  których  wcześniej  stwierdzono,  że  fermentują  laktozę  z 
wytworzeniem kwasu i gazu w temperaturze 44

0

C.  

      Ważną  rolę  w  badaniach  taksonomicznych  odgrywa  szybkość  oznaczenia  właściwości 
biochemicznych  drobnoustrojów.  Powoduje  to  tendencję  do  maksymalnego  upraszczania  i 
ograniczania czynności w trakcie diagnostyki. Przykładem tych uproszczeń może być zestaw 
podłoży  Pathotec  paper  strips  oraz  Enterotube.  Zestaw  Pathotec  zawiera  paski  bibuły 
nasycone odpowiednimi reagentami. Użycie ich pozwala w ciągu kilku godzin oznaczyć takie 
właściwości szczepu, jak: redukcja azotanów, deaminacja fenyloalaniny, wytwarzanie ureazy, 
siarkowodoru, dekarboksylacja lizyny, rozkładanie malonianu sodowego i eskuliny. 
     Zestaw Enterotube zawiera w jednej plastikowej probówce (ang. tube – rurka, probówka) 
8  podłoży  pozwalających  na  jednoczesne  określenie  11  cech  biochemicznych:  rozkład 
glukozy  do  kwasu  i  gazu,  rozkład  laktozy,  dulcytolu,  deaminacja  fenyloalaniny, 
dekarboksylacja lizyny i ornityny, wytwarzanie siarkowodoru, indolu, rozkład mocznika oraz 
zdolność  wykorzystania  cytrynianu  jako  jedynego  źródła  węgla.  Dodatkową  zaletą 
omawianego zestawu jest łatwość i szybkość posiewu (jednorazowe przeciągnięcie ezy przez 
wszystkie podłoża) oraz możliwość odczytania wyników nawet przez pomocniczy personel, 
w oparciu o zamieszczone schematy barwne.  
     W  Polsce  produkowany  jest  zestaw  pod  nazwą  Enteroplast.  Są  to  plastikowe  płytki  ze 
studzienkami zawierającymi  bezwodne podłoża z substratami  różnicującymi.  Pozwalają one 
na oznaczenie 10 cech biochemicznych na podstawie pojawienia się określonego zabarwienia 
podłoża.  Do  studzienek  wprowadza  się  zawiesinę  badanego  szczepu  bakterii  i  poddaje 
inkubacji w temp. 37

0

C przez 24 godz. W studzienkach bada się następujące reakcje:  

 

 

Fermentacja  cukrów.  W  pięciu  studzienkach  znajdują  się  cukry:  glukoza,  sacharoza, 
laktoza,  rafinoza  i  mannitol  (alkoholowa  pochodna  glukozy).  Jeśli  bakterie  fermentują 
dany cukier z wydzieleniem kwasu, to podłoże przyjmuje zabarwienie żółte, z powodu 
zmiany zabarwienia wskaźnika pH obecnego w studzienkach, reagującego na obniżenie 
odczynu,  

 

Aktywność  ureazowa.  Aktywność  urazowa  polega  na  hydrolizie  mocznika  z 
wydzieleniem  amoniaku.  Jako  że  amoniak  w  środowisku  wodnym  ma  odczyn 
alkaliczny,  obecny  w  podłożu  odpowiedni  wskaźnik  pH  zmienia  zabarwienie  na 
czerwone jeżeli dojdzie do hydrolizy mocznika. 

 Wytwarzanie siarkowodoru w wyniku redukcji siarczynów. W przypadku powstawania 

siarkowodoru,  reaguje  on  z  obecnymi  w  podłożu  kationami  żelaza  dając  czarny  osad 
siarczku żelaza. 

background image

 Deaminacja  fenyloalaniny.  Reakcja  ta  polega  na  odłączeniu  grupy  aminowej 

(deaminacji) 

od 

aminokwasu 

fenyloalaniny. 

efekcie 

powstaje 

kwas 

fenylopirogronowy,  który  z  chlorkiem  żelazowym  FeCl

3

,  dodawanym  po  inkubacji,  

daje związek o zabarwieniu zielonym. 

 Powstawanie  indolu  z  tryptofanu.  Przekształcenie  aminokwasu  tryptofanu  w  indol, 

wykrywa  się  przez  dodanie  do  studzienki,  po  okresie  inkubacji,  odczynnika  Kovacsa. 
Powstanie różowego zabarwienia świadczy o wyniku dodatnim. Jest to jedna z reakcji 
(I) z szeregu IMVC. 

 

Wzrost  na  podłożu  z  cytrynianem  jako  jedynym  źródle  węgla.  Bakterie  zdolne  do 
wzrostu na tym podłożu rozkładają cytrynian, czemu towarzyszy alkalizacja. Obecny w 
pożywce wskaźnik pH zmienia wówczas barwę na niebieską. Jest to jedna z reakcji (C) 
z szeregu IMVC. 

 Beztlenowa  dekarboksylacja  lizyny.  Reakcja  ta  polega  na  odłączeniu  grupy 

karboksylowej  (dekarboksylacji)  od  aminokwasu  lizyny.  Przemiana  zachodzi  w 
warunkach  beztlenowych,  stworzonych  przez  zalanie  studzienki  sterylną  parafiną.  W 
efekcie  powstają  aminy,  które  alkalizują  podłoże  zmieniając  jego  zabarwienie  na 
fioletowe. 

 

Kwaśna  fermentacja  glukozy.  W  studzience  znajduje  się  podłoże  Clarca  z  glukozą. 
Jeżeli badana bakteria rozkłada glukozę z wytworzeniem kwasu, dojdzie do obniżenia 
odczynu do pH < 4,5. Po dodaniu  czerwieni metylowej podłoże zmieni zabarwienie na 
czerwone. Jest to jedna z reakcji (M) z szeregu IMVC. 

Na  podstawie  uzyskanych  reakcji  barwnych  określa  się  rodzaj  bakterii  z  rodziny 

Enterobacteriaceae, korzystając z dołączonych tabel. 

 

      Oznaczanie  podstawowych  cech  biochemicznych  w  tego  typu  testach  pozwala  tylko  na 
przybliżoną identyfikację szczepu. Precyzyjne określenie przynależności gatunkowej możliwe 
jest  dopiero  po  rozszerzonym  badaniu  biochemicznym  i  serologicznym  (z  zastosowaniem 
specyficznych przeciwciał). 
 

                                          Część praktyczna 

Zadanie: Identyfikacja gatunków pałeczek jelitowych na podstawie wybranych testów 
                   biochemicznych 
       Określić  gatunek  (rodzaj)  badanej  bakterii  korzystając  z  tabel  identyfikacyjnych,  na 
podstawie  wyników  reakcji  Vogesa-Proskauera,  odczynu  MR,  próby  na  indol  i  obserwacji 
wzrostu  bakterii  na  wybranych  pożywkach  (podłoża  z:  cytrynianem  sodu,  laktozą  i  z 
mocznikiem)