MIKROBIOLOGIA.doc

MIKROBIOLOGIA

1.       MIKROBIOLOGIA – jest to nauka o ekologii, mikroorganizmów tego samego lub różnych gatunków; o  warunkachi ich rozwoju i życia.

MIKROORGANIZM – to formy jedno lub wielo komórkowe, niewidzialne gołym okiem, zasiedlają wszystkie środowiska (od ok. 3,8 – 3,5 mld lat).

Wyróżniamy :

·         Procaryota – bezjądrowe (bakterie, archeony)

·         Eucariota – jądrzaste;

-jednokomórkowe – glony, niektóre grzyby, pierwotniaki.

-wielokomórkowe – grzyby

·         Wirusy – bezkomórkowe

·         (Wirusopodobne )

Teoria trzech domen , dzieli organizmy na 3 najwyższe jednostki taksonomiczne:

1.       Bacteria

2.       Archea

3.       Eucarya

2.       HISTORIA MIKROBIOLOGII

Od ok. XIXw. zaczęto interesować się wplywem drobnoustrojów na życie ludzi. Mikrobiologia powstała w związku z powstaniem życia (teorii samorództwa) oraz badaniem przyczyn chrób zakaźnych:

- ospy

-wścieklizny

-gruźlicy

UCZENI ZWIĄZANI Z MIKROBIOLOGIĄ:

-Hipokrates – jako pierwszy znalazł przyczynę chorób nie w siłach nadprzyrodzonych.

-Girolamo Fracastoro – uważał, że przyczyna chorób to czynnik ożywiony

-Lukrecjusz – niewidzialne dla oka żyjątko

-Awicenna – „Kodeks medyczny” , niewidzialne przyczyny chorób

-R. Hook – skonstuował mikroskop

-A.van Leeuvenhoek – zajmował się histologią , bakterie nazwał aminalcules

-L. Pasteur – obalił teorię samorództwa, badał proces fermentacji, stworzył szczepionki przeciw: cholerze wąglikowi, wściekliźnie; wyodrębnił czyste kultury bakterii, powiązał metabolizm organizmów z działalnością enzymów; opracował nowy sposób wyjaławiania (pasteryzację).

-R. Koch – wprowadził stałe podłoża bakteriologiczne, udowodnił , że okreslona bakteria produkuje określoną chorobę , opracował nowe metody barwienia bakterii, wykrył prątek gruźlicy i przecinkowiec cholery.

-A. Fleming – odkrył penicylinę , zapoczątkował terapię antybiotykową.

-P. Ehrlich – zajmował się chemioterapią, zastosował barwniki do niszczenia niektórych bakterii.

-S. Waksman – badał bakterie glebowe, wprowadził pojcie antybiotyku, odkrył streptomycynę.

3. MORFOLOGIA BAKTERII

SKŁAD KOMÓRKI BAKTERYJNEJ:

-Nukleoid – chromosom bakteryjny, pełni funkcję jądra komórkowego. Widoczny jako wysoce uporządkowane ciało włókniste. Wraz z plazmidami , zawiera całkowita informację genetyczną bakterii.

- Plazmid-  autonomiczne jednostki DNA, o niskiej masie cząsteczkowej. Kodują dodatkowe informacje genetyczne. Występują w postaci dwuniciowego , kolisteo DNA. W niektórych bakteriach znaleziono też plazmidy w formie liniowej.

-Rybosomy – są miejscami syntezy białek , zawieraj RNA . Składają się z dwóch podjednostek – małej 30S i dużej 40S, które łącząc się dają rybosom 70S.

-Cytoplazma – składa się z cytoplazmy podstawowej , w której występują różne struktury błonowe, wpuklenia i rybosomy, a także pozostałe organella komórki bakteryjnej.

-Błona komórkowa – (błona cytoplazmatyczna); zbudowana z podwójnejwarstwy lipidów, w którą włączane są białka. Jest półprzepuszczalna, reguluje transport metabolitów, jest miejscem aktywnego transportu , bierze udziałw syntezie ściany komórkowej, ponadto pełni funkcje energotwórczą i wydzielniczą.

-Ściana komórkowa – ma szkielet zbudowany z peptydoglikanu, zwanego mureiną. Ściana komórkowa , mimo iż jest elastyczna, nadaje kształt komórce bakteryknej. Jest przepuszczalna dla soli  i licznych substancji drobnocząsteczkowych. Grubość ściany komórkowej jest istotna w barwieniu metodą Gramma.

-Otoczka bakteryjna – większość otoczek składa się z polisacharydów, substancje otoczkowe są wydzielane do środowiska w postaci śluzów (często o właściwościach patogennych)

-Rzęska – zbudowana z helikalnie zwiniętych łańcuchów białkowych, włókienka tworzy jeden typ białka- flagelina. Na rzęskę skłądają się trzy części – włókien, ciała podstawowego i  haka łączącego obie części i kotwiczącego rzęskę w błonie i ścianie komórkowej. Ułożenie rzęsek:

Rzęski to narząd ruchu bakterii. Ruch może być:

·         Ślizgowy

·         Drgający

·         Do przodu

·         Koziołkujący

·         W przeciwnym kierunku

·         Penetrujący (chaotyczny)

KSZTAŁTY KOMÓREK BAKTERYJNYCH

1.       Kuliste:

- kuliste – coccus

-dwoinka – diplococcus

-paciorkowiec – streptococcus

-gronkowiec – staphylococcus

-pakietowiec  - sarcina

-czwórniak – tetra...

2.   Cylindryczne:

       - pałeczka – bacterium (nie wytwarza przetrwalników)

-laseczka – bacillus , streptobacillus, clostridium (w zależności od ułożenia formy przetrwalnikowej)

3.   Spiralne:

-przecinkowiec – vibrio

-śrubowiec – spirillum

-krętek – spirochaeta

              4. Nietypowe kształty:

·         naczepowiec – corynebacterium

·         stylikowe – caulobacterium

·         nitkowe – fusobacterium

·         ameboidalne

·         śluzowe – myxobacterium

PODZIAŁ BAKTERII:

1.       W oparciu o budowe ściany komórkowej

BAKTERIE GRAMM DODATNIE

-posiadają grubą ścianę komórkową ma 15-80 nm (mureina, błona cytoplazmatyczna)

-zwykle laseczki i formy kuliste

-laseczki ulegają zjawisku atrakcji (asocjacji barwnika na powierzchni komórki) w barwieniu negatywnym

-obecne kwasy tejchojowe

-powierzchnia ściany komórkowej jest gładka, o włóknistej budowie – wytwarzają dużo endotoksyn

-bardziej wrazliwe na penicylinę

PRZEDSTAWICIELE: gronkowce, paciorkwce, prątek gruźlicy,laseczka tężca i wąglika, maczugowiec błonicy.

BAKTERIE GRAMM UJEMNE

-ściana komórkowa ma grubość 2-10nm

-posiada jedną warstwę mureiny i dwie błony (błona zewnętrzna-mureina-błona cytoplazmatyczna)

-zwykle pałeczki lub formy spiralne

-ściana komórkowa bogata w lipidy i ich pochodne

-brak kwasów tejchojowych

-Nie występuje zjawisko atrakcj

-Laseczki nie wytwarzają endospor

PRZEDSTAWICIELE: pałeczki: salmonella,shigella,brucella, okrężnicy, dżumy; przecinkowiec cholery, krętek blady

2.       W zależności i od tolerancji na czynniki środowiska

a)      Temperatura

-Mezofile (optymalna temperatura do wzrostu 20-40st.C)

-temotolerancyjne (ok.50st.C)

-termofile (40<0<70st.C)

-termofile ekstremalne (0>65st.C)

b)      pH

-acydofile (środowisko kwaśne)

-neutrofile (obojętne)

-alkalofile (zasadowe)

              3. W zależności od rodzaju pokarmui sposobu jego pobierania:

                            a)  heterotrofy (pasożyty, drapieżne )

                            b) autotrofy:

-chemolitotrofy- czerpią energię chemiczną ze związków nieorganicznych:

·         nitryfikacyjne:

utleniające amoniak      NH3 àNO2-    np. Nitrosomonas europaea

uleniające azotyn           NO2-àNO3-    np. Nitrobacter winogradski

·         siarkowe

utleniające siarkę          S/S2-/S2O32-àSO42-    np. Ihiobacillus thiocoxidans

·         wodorowe                     H2àH2O           np. Hydrogenomonas

·         karboksydobakterie    COà CO2          np. Pseudomonas carboxidovorans

-fotosyntetyzujące:

·         beztlenowce, np. bakterie zielone, bakterie purpurowe

·         tlenowce, np. sinice

4.W zależności od miejsca bytowania: 

·         swobodnie bytujące w przyrodzie-słabo przystosowane do pasożytnictwa

·         bytujące na zewnętrznych powłokach ludzi i zwierząt, mało0 inwazyjne , np. na skórze: ziarniaki, pałeczki gramm (+)

·         występujące w jamach ciała, mających połączenie ze światem zewnętrznym , o dość znacznym stopniu inwazyjności , np. nos – ziarniakmi gramm (+) ; jama nosowa – ziarniaki gramm (+) ; na dziąsłąch – gramm (-) ; jelito cienkie – gramm (+) i (-) ; okrężnica – ziarniaki, pałeczki, leseczki, gramm (+) i (-).

·         Ściśle przystosowane do pasożytnistwa (wewnątrz komórkowe) 

4.FIZJOLOGIA BAKTERII

1.ODŻYWIANIE (proces pobierania pokarmu)

POKARM – dostarcza materiałów budulcowego do nowych składników i struktur lub odnowy starych. Występują w postaci makro i mikro cząsteczek. W pobieraniu pokarmu przez mikroorganizmy biorą udział: ściana komórkowa, błona cytoplazmatyczna, enzymy trawienne. Mikroorganizmy pobierają pokarm w dwojaki sposób:

              CAŁĄ POWIERZCHNIĄ CIAŁA NADRODZE:

              -dyfuzji – nieswoista penetracja substancji do komórki. Proces raczej wolny, charakterystyczny dla wody oraz najprawdopodobniej niepolarnych trucizn, inhibitorów i innych obcych dla komórki substancji.

              -dyfuzja ułatwiona – zgodnie z gradientem stężeń, niezależna od energii uzyskiwanej z metabolizmu.

              -transportu aktywnego – wymaga nakładu energii, cząsteczka w czasie transportu z zewnątrz do wewnątrz komórki, nie ulega zmianom. Zakłada obecność białek transportowych w błonie cytoplazmatycznej. Wyróżnia się trzy rodzaje transportu: uniport (jedna cząsteczka) , symport (dwie cząsteczki w tym samym kierunku) , antyport (dwie cząsteczki, każda w innym kierunku)

              -translokacji grupowej – transportowana cząsteczka jest chemicznie modyfikowana. W translokacji grupowej uczestniczą 4 enzymy.

              PINOCYTOZA: (u eucaryota)

              Polega na pobieraniu mniejszych cząsteczek pokarmowych . Tworzy się wpuklenie błony komórkowej, pęcherzyki pinocytowe umieszczone na dnie wpuklenia, odrywają się tworząc wodniczki pokarmowe, które zostają strawione wraz z całą zawartością. Wiąże się z ubytkiem błony komórkowej.

FAGOCYTOZA: (u eucaryota)

Trawienie i wchłanianie większych cząsteczek pokarmowych . Następuje wpuklenie błony komórkowej, połączenie wakuoli z lizosomem, trawienie, przenikanie strawionych składników do cytoplazmy oraz usunięcie resztek poza komórkę (egzocytoza)

2.ROZMNAŻANIE – proces ten będący sposobem na przedłużanie gatunku i zwiększenie liczebności populacji, odbywa się u mikroorganizmów na drodze:

-rozmnażania osobników

-rozmnażania populacji (namnażania wszystkich osobników w określonym czasie)

Prokarionty rozmnażają się zwykle przez podział prosty, który zachodzi w następujący sposób:

-najpierw komórka rośnie dwa razy

-następnie dzieli się na dwie komórki potomne , mające ten sam rozmiar co komórka macierzysta

-u bakterii gramm (+), komórka dzieli się wzdłuż przegrody,  zaś u gramm (-) wzdłuż przewężenia

              Inne rodzaje rozmnażania:

-pączkowanie

-wytwarzanie urzęsionych pływek

-wytwarzanie wypustek cytoplazmatycznych

3.ODDYCHANIE. PROCESY ENERGOTWÓRCZE.

Przemiany chemiczne zarówno drobnoustrojów, jak i organizmów wyższych , prowadzą do wytworzenia energii. Zasadniczo wyróżniamy trzy rodzaje pobierania energii:

              Oddychanie tlenowe końcowym akceptorem elektronów jest tlen; wśród drobnoustrojów wykorzystywane przez sinice.

·         GLIKOLIZA- częściowy rozpad cukrów z wytwarzaniem ATP. Ciąg beztlenowych reakcji , w których glukoza rozpada się do pirogronianu. Oprócz tego wytwarzane jest również NADH. Pirogronian w mitochondrium jest przekształcany do Acetyl-CoA. Ogólny zysk energetyczny to 2 ATP.

·         REAKCJA POMOSTOWA – karboksylacja pirogronianu, której produktem jest CO2 oraz grupa acylowa, która po przyłączeniu do koenzymu A tworzy Acetylo-CoA.

·         CYKL KREBSA – zamkniety ciąg reakcji, podczas których grupa acetylowa z Acetylo-CoA, przyłączana jest do szczawiooctanu, w związku z czym powstaje związek sześciowęglowy. Zysk : 2 ATP

·         ŁAŃCUCH ODDECHOWY – końcowy etap oddychania tlenowego . Utleniane są FADH2 i NADH, z których elektrony są źródłem do syntezy ATP. Zysk : 32 ATP.

Ogólny bilans oddychania tlenowego wynosi 36 ATP.

              Oddychanie beztlenowe (jeden ze sposobów uzyskiwania energii uzytecznej metabolicznie). Końcowym akceptorem elektronów są różne związki nieorganiczne, na wysokim stopniu utlenienia (siarczany, azotany, węglany). Mikroorganizmy preferujące tę formę oddychania, to : nukroaenofile-  nie posiadają katalazy i żyją w środowisku o niskim stężeniu tlenu oraz bezwzględne beztlenowce...