Mikrobiologia – Bakterie.
Krótka Historia
- Fracastorius- pierwszy który postulował ich istnienie 1478-1553
- Antoni van Leeuwenhork – pierwszy zobaczył pod mikroskopem 250x, w roku 1695
- Pasteur Ludwik (1822-1895) szczepionki, hodowla bakterii, fermentacja, pasteryzacja
- Lister (1827-1912) pierwsza antyseptyka przy użyciu fenolu
- Robert Koch – (1843-1910) odkrył Prątek gruźlicy, przecinkowiec cholery, tuberkulinę
- Ehrlich, Bordet, Miecznikow – teorie szczepień i odporności
- Fleming – odkrycie antybiotyków (1929)
- Domagk – Odkrycie sulfonamidów (1934) – pierwsze skuteczne leki na bakterie
- Polacy: Struś, Nencki, Bujwid, Danysz, Padlewski, Weigl, Prażmowski,
Sytematyka Bakterii
Dokonana na podstawie podobieństw morfologicznych, fizjologicznych, antygenowych i chorobotwórczych.
KlasaàRządàrodzinaàrodzajàgatunekàtypy, szczepy
Budowa komórki Bakteryjnej.
Chemicznie: 80% wody 20% suchej masy w tym: 50 % białek 10% tłuszczu 10-20% RNA, 3-4% DNA
Powierzchniowe Struktury komórkowe:
1. Ściana Komórkowa:
- Stanowi 20-40% masy bakterii - zawiera: antygeny i zw. toksyczne
- skład: kwas muraminowy, aminokwasy, lipidy, polisacharydy
- niweluje ciśnienie wewnątrzplazmatyczne - grubość u G+ 20nm, u G- 10 nm
- nadaje kształt komórce,
Skład ściany warunkuje właściwości serologiczne oraz zachowanie wobec barwników, które jest podstawą głównego podziału bakterii na G+ i G-. Barwienie metodą Gramma
G+ - barwią się na niebiesko (wiąże się z fioletem krystalicznym, który nie wypłukuje się wodą lub acetonem)(peptydoglikan 50-90% -40 warstw mureiny)
G- - barwią się na różowo (peptydoglikan 5-20% - 1 warstwa mureiny)
2. Błona komórkowa – struktura otaczająca cytoplazme stanowiąca barierę osmotyczną (utrzymanie różnicy w składzie chemicznym komórki i świata zewnętrznego) odpowiada ona za transport składników pokarmowych do komórki a produktów przemiany materii poza komórkę.
3. Przestrzeń periplazmatyczna- przestrzeń pomiędzy ścianą, a błoną komórkową
4. Otoczka bakteryjna: egzopolimery = polimery zewnątrzkomórkowe. Nie występuje u wszystkich bakterii, nadaje wygląd śluzowy, może przekraczać średnicą wymiar całej bakterii, chroni przed wysychaniem, fagocytozą i wchłanianiem antybiotyków. Ułatwia adhezję do nabłonka, warunkuje charakter serologiczny np.: np. Streptococus Pneumonie (dwoinka zap. Płuc)– szczep S chorobotwórczy, szczep R niechorobotwórczy.
5. Fimbrie(Pili): występują u niektórych bakterii G-, w liczbie od kilku do kilkuset. Cienkie, krótkie wypustki cytoplazmatyczne ułatwiające przyleganie do innych bakterii wymianę DNA(fimbrie płciowe) lub pobieranie pokarmu i adhezję (fimbrie zwykłe)
6. Rzęski (Vibro): nitkowate twory o budowie białkowej wyrastające z ciałka podstawowego wychodzące na zewnątrz przez ścianę komórkowa i otoczkę(śluz). Warunkują ruch bakterii 3-12 mm/min.
- jednorzęse – monotrichalne- jedna rzęska (fibra) na biegunie
- wielorzęse – politrychalne, jeśli pęczek to lofotrichalne
- jednobiegunowe
- dwubiegunowe (amfitrychalne)
- okołorzęse – peritrychalne – rzęski na całej powierzchni komórki.
Wewnętrzne struktury bakteryjne:
1. Cytoplazma - koloid złożony z białka, tłuszczu, cukru i wody- wypełniający wnętrze komórki
2. Nukleoid – odpowiednik Jądra komórkowego podwójna spirala DNA zwinięta w kolisty twór o długości 1000 nm. Przyczepiony do błony komórkowej
3. Rybosomy bakteryjne – do kilkunastu tysięcy są to centra syntezy białek.
4. Plazmidy – nie wszędzie występują- zawierają materiał genetyczny
5. Wakuole, ziarnistości cytoplazmatyczne, zbiorniczki komórkowe, ciała lipidowe – zawierają materiał zapasowy komórek bakteryjnych
6. Mezosomy – wgłębienia błony komórkowej do cytoplazmy, centra energetyczne komórki. Biorą udział przy tworzeniu błon poprzecznych podczas podziału.
7. Przetrwalniki – spory –odporne na temperaturę, wysychanie, środki dezynfekujące. W odpowiednich warunkach na nowo przechodzą do formy wegetatywnej
Kształt Bakterii
1. Bakterie kuliste – ziarenkowce
a. Paciorkowce – Streptococcus – łańcuszki z ziarenkowców
b. Gronkowce – Staphylococcus – ułożone w kształt gron
c. Dwoinki – Diplococcus – wyglądają jak dwa ziarenka kawy
d. Pakietowce – Sarcina – regularne równoległoboki
2. Bakterie cylindryczne – urzęsione lub nie,
a. Pałeczki - Bacterium – nie wytwarzają przetrwalników
b. Laseczki – Bacillus – zakończone osto, zaokrąglenie lub maczugowato.
3. Bakterie spiralne- skręcone jak korkociąg o różnej długości
a. Przecinkowce - Vibrio – wycinek spirali w kształcie przecinka
b. Śrubowce – Spirillum- kilka skrętów o średniej długości
c. Krętki – Spirochaeta - długa sprężyna o regularnych skrętach
Rozwój bakterii
Podział – najczęściej poprzeczny, gdy komórka dostatecznie urośnie następuje replikacja DNA, dzieli się i rozłącza lub nie np. gronkowce, paciorkowce. W korzystnych warunkach możliwe co 20-30 min.
Mutacje – punktowe lub chromosomowe –zmiany kolejności łańcucha DNA (daje np. oporność na antybiotyki)
Koniugacja – najczęściej występuje fibrie płciowe i przekazanie DNA
Transformacja – wchłonięcie DNA z zewnątrz np. z martwej komórki i wbudowanie we własne
Transdukcja – przekazanie DNA przez bakteriofagafaga
Odżywianie bakterii
Autotrofy – samożywne pobierają związki nieorganiczne i przetwarzają je na organiczne: fotosynteza i chemosynteza
Heterotrofy – cudzożywne – odżywiają się gotowymi związkami organicznymi
- pasożyty – czerpią pożywienie z organizmów żywych
- Saprofity – czerpią pokarm z organizmów rozkładających się
Oddychanie Bakterii
Tlenowe
Beztlenowe
Fermentacja
Mechanizmy chorobotwórczości bakterii
1. Otoczki – formy z otoczkami najczęściej są chorobotwórcze, pomagają uniknąć fagocytozy
2. Adhezyny – przyleganie do komórek śluzówki gospodarza (inaczej by je wypłukało)
3. Egzoenzymy – enzymy wydzielane na zewnątrz przez bakterie rozkładają tkanki gospodarza ułatwiając penetracje bakterii , lub inaktywują antybiotyki
a. Kolagenaza
b. Hialuronidaza
c. Fibrynolizyna
d. Streptokinaza
e. B-laktamazy (inaktywują np. penicylinę, )
4. Toksyny
a. Egzotoksyny – wytwarzane przeżyciowo i wydalane do środowiska życia bakterii
- enterotoksyny – działają na przewód pokarmowy
- neurotoksyny – działają na układ nerwowy
- cytotoksyny – działają na komórki różnych tkanek
b. Endotoksyny – będące składnikiem komórki bakteryjnej lub uwalniane do jej wnętrza dla organizmu gospodarza niebezpieczne gdy się uwalniają po śmierci gospodarza
5. Pirogeny – substancje pochodzące z rozpadu bakterii (mogą także zanieczyszczać igły, leki, etc) wywołują trwające kilka godzin ataki gorączki i dreszczy.
Oporność Bakterii na antybiotyki
Przyczyny:
- nadużywanie antybiotyków
- krótkotrwałe lub niewłaściwe dawkowanie antybiotyków
- antybiotyki w mieszankach paszowych dla zwierząt
- zakażenia szpitalne
Mechanizmy
- zmienność genetyczna- antygenowa
- wytwarzanie otoczek (wiążą fagocyty, unieczynniają lub odpychają je)
- enzymy zapobiegające wewnątrzkomórkowemu strawieniu
- bezpośrednie przenoszenie się z komórki do komórki
- zaburzanie cyklu odpornościowego
- produkcja nieskutecznych przeciwciał
Antybiotyki podział i działanie:
-zahamowanie podziału – uszkodzenie DNA
- zahamowanie wzrostu – blokada syntezy białek
- uszkodzenie ściany komórkowej
- uszkodzenie błony komórkowej
1. Antybiotyki B-laktamowe: zaburzają podział bakteriiàuszkadzają ścianęàuwalniają enzymy autolityczneà wylanie i śmierć bakterii
a. Penicyliny
b. Cefalosporyny
c. Monobaktamy
d. Karbapenemy
e. Inhibitory b-laktamaz – podawane z antybiotykami
2. Aminoglikozydy – wnikają do bakteriiàwiążą się z rybosomamiàzahamowanie syntezy białek bakteryjnych (streptomycyna, gentamycyna, neomycyna)
3. Tetracykliny – blokują syntezę białek
4. Makrolidy – blokują syntezę białek, zmniejszają produkcją śluzu u chorego
5. Glikopeptydy – blokują syntezę ściany
6. Chinolony i fluorochinolony – blokują replikacje DNA
7. Sulfonamidy – blokują syntezę kwasu foliowego – działanie bakteriostatyczne.
8. Polipeptydy –dezintegrują błonę komórkową staje się ona przepuszczalna
9. Nitroimidazole – niszczą DNA
irrecki