Bakteriológia 2. fejezet
• Prokarióta sejtszerkezetű élőlényekkel foglalkozik – Baktériumok – Ősbaktériumok
• Prokarióta: nem rendelkezik valódi, magmembránnal határolt sejtmaggal, citoplazmájában nincsenek membránnal burkolt sejtszervecskék
A baktériumok morfológiája
• A baktériumok alakja genetikailag meghatározott, osztályozásuk alapját képezi • Elsősorban a sejtfal határozza meg, de befolyásolják a tenyésztési körülmények is • Fiatal tenyészetek esetében, a növekedés logaritmikus szakaszában jellegzetes, a tenyészetek hanyatlása alatt, szokatlan sejtalakok jelenhetnek meg
Három fő alaktani típus: – gömb – coccus
– pálca – bacillus
– spirális
Clavibacter sp.
Pseudomonas sp.
Leptospira sp.
Coccusok • Szabályos gömb alak – Staphylococcus aureus
• vese forma – Neisseria gonorrhoeae • lándzsahegy alak – S. pneumoniae • ovális – Enterococcus faecalis
Szabályos gömb alak - Staphylococcus aureus
vese forma – Neisseria gonorrhoeae
Lándzsa hegy alak
ovális – Enterococcus faecalis
Coccusok – térbeli elrendeződés Több altípust különböztetünk meg, aszerint, hogy osztódás után a leánysejtek hogy csoportosulnak • Micrococus: Micrococus luteus • diplococcus – Streptococcus pneumoniae • lánc - Streptococcus lactis • tetracoccus Gaffkya tetragena • sarcina – Sarcina flava • szőlőfürt - Staphylococcus epidermidis
Egyessével: Micrococcus sp.
kettesével: Neisseria meninghitis
Lánc elrendeződés: Streptococcus sp.
„doboz” szerű elrendeződés: Sarcina sp.
Szőlőfürt elrendezés: Staphyllococus aureus
Bacillusok • egyenes pálca alak: – Bacillus anthracis • enyhén meghajlított – Corynebacterium diphtheriae
Egyenes: Bacillus anthracis
Enyhén hajlított pálca: Corynebacterium diphtheriae
• végek – lekerekítettek – Escherichia coli – lemetszettek – Bacillus anthracis – kihegyezettek – Fusobacterium nucleatum
Lekerekített vég: Escherichia coli
Lemetszett vég: Bacillus anthracis
Kihegyezet vég – Fusobacterium nucleatum
• A sejtek térbeli elrendeződése (csoportosulása) – Kettessével: diplobacillus – Klebsiella pneumoniae – Lánc szerű: streptobacillus – Bacillus anthracis
– betű szerű elrendeződés – Mycobacterium sp. • átmeneti formák – coccobacillusok – Yersinia pestis
egyessével Pseudomonas aeruginosa
diplobacillus – Klebsiella pneumoniae
streptobacillus – Bacillus anthracis
betű szerű elrendeződés – Mycobacterium leprae
átmeneti formák – coccobacillusok – Yersinia pestis
Spirális baktériumok Csavarszerű hengeres test • egy görbület – Vibrio cholerae • több síkban elhajló – merev csavarulatok – spirillumok (Spirillum volutans) – hajlékony képletek - spirochaeták • Treponema palidum • Leptospira interrogans
egy görbület: Vibrio cholerae
Több görbület, merev sejtfal: Spirillum volutans
Több görbület, hajlékony sejtfal Treponema pallidum
Leptospira interrogans
Kocsányos baktériumok: • a sejt ovális alakú, amelyhez egy kocsány csatlakozik, aminek a végén egy duzzanat van, amely segítségével a baktérium megtapad az aljzaton: Caulobacter sp.
Fonalas baktériumok: Begiatoa
Szokatlan alakú baktériumok Sulfolobus sp. Prosthecomicrobium
A baktériumok mérete • Mikrométer nagyságrend (1 mikrométer = 10-6) • Azonos fajok esetén is változó azonos körülmények között is! • A nagy tömeghez viszonyított sejtfelszín miatt nagyon hatékony az anyagcseréjük
A baktériumok szerkezete
Prokarióták
Prokarióta
Eukarióta
Többsejtűek
-
+
Maghártyás sejtmag
-
+
DNS
cirkuláris
Lineáris
Riboszóma mérete
70S
80S
Intron
- (általában)
+
Kompartimentáció
-
+
Sejtváz
Csak kezdetleges
+
Mitózis
-
+
A baktériumsejt szerkezete • Nélkülözhetelen szerkezeti elemek – maganyag – citoplazma – citoplazmahártya – sejtfal • Járulékos elemek – tok – csilló – fimbria/pilus – spóra
Plazma sejtfal sejtburok riboszóm membrán a
Citoplazma
• Protoplazma – nagy viszkozitású folyadék, kb. 80% vizet tartalmaz • Különböző tápanyagok oldatban (cukrok, aminosavak, nukleotidok, ionok) • Bioszintézis, energiaszolgáltató folyamatok • bakteriális sejtorganellumok helye: maganyag, riboszómák, mezoszóma, valamint vakuolumok, granulumok, zárványok • Hiányzik a mikrotubulus és mikrofilamentum rendszer (sejtváz), endoplazmatikus retikulum, mitokondriumok, Golgi készülék
Maganyag • A prokarióták nem tartalmaznak membránnal elhatárolt sejtmagot, ezért a transzkripció és a transzláció térben és időben nem különül el egymástól • A genetikai anyag kettősszálú DNS. • Általában cirkuláris, de ismertek lineáris DNS genomot tartalmazó baktériumok is – Streptomyces spp., Borrelia burgdorferi • A bakteriális genom mindig haploid.
• A bakteriális genom a citoszólban szuperhelixet képezve erősen feltekeredett állapotban helyezkedik el • Mezoszómák – sejtosztódáskor megkettőződött genom szétválasztása • A gének általában nem tartalmaznak intronokat
Extrakromoszomális genetikai elemek • Autonóm fázis = szabadon a citoplazmában • Integrált fázis = együtt a kromoszómával • Plazmidok – – – –
Col faktor (baktériumok közti antagonitásért felel) R faktor (pl. antibiotikum rezisztencia) csak autonóm fázis a kromoszomális DNS molekulától függetlenül replikálódnak
• Episzómák – F szexfaktor – Mind autonóm mind integrált fázis (ilyenkor a DNSel együtt replikálódnak
Riboszómák • • • • •
A baktériumok citoplazmájában Számuk a sejtek fiziológiai állapotától függ Fehérjeszintézis ribonukleoproteinek Eukarióta sejtek riboszómáitól eltérnek – rRNS és fehérjék száma, mérete – az alegységek mérete
• 70S (50S, 30S) S = Svedberg szedimentációs állandó
• rRNS - 16S, 23S, 5S – filogenetikai bélyeg
Speciális prokarióta organellumok szerkezete és funkciói • Fehérjékből álló, egyrétegű membránnal határolt organellumok • Gáz vakuolumok – – – –
Orsó alakú, üreges, fehérjékből felépülő szerkezetek Vízben élő baktériumoknál denzitás szabályozása a baktériumsejt optimális környezeti feltételeket biztosító rétegben tartása
• Kloroszóma – Fotoszintetizáló zöld baktériumokban, fényenergia hasznosítása – Sejtmembrán alatt közvetlenül, a sejtmembránból jönnek létre
• Karboxiszóma – Cyanobaktériumoknál a szén-dioxid fixálás – Rubisco enzimet tartalmazzák
• Magnetoszóma – Térben való orientálódás, vízben élő baktériumoknál optimális vízréteg
magnetoszómák
gázvakuólumok
Tápanyagok felhalmozása a citoplazmában - zárványok (granulumok) • Tápanyagban gazdag periódusban • Lipdtartalmú membrán által határolt tartaléktápanyagot tartalmazó zárványok • Nitrogént nem tartalmazó zárványok – C és energiaforrás – Poliszaharid • Glikogén • bakteriális keményítő
– Zsír zárványok: poli hidoxi butirát (PHB)
• Nitrogén tartalmú tartalék tápanyag zárványok – Cyanobaktériumoknál aminósav zárványok (cianofil granulumok)
• Polifoszfát zárványok (volutin szemcsék) – Foszfát forrás nukleinsav és fehérje szintéziskor – Metakromatikus rögök – a megfestett szerkezet más színre festődik mint a festék színe
• Kéntartalmú zárványok – Fehérje burokkal körbevett – Autotrof , energiaforrásként vagy elektrondonorként ként hasznosító baktériumfajoknál
• Fehérje tartalmú zárványok: Bacillus thuringiensis
Citoplazmahártya • A sejtfal alatt helyezkedik el • 7-8 nm vastagságú flexibilis réteg • Szerkezete hasonló mint az eukarióták plazmamembránja • Kettős lipoprotein réteg – Foszfolipidek - 30-40% – Fehérjék – 60-70%
• Mezoszóma – a citoplazmamembrán betüremkedése – Főleg Gram-pozitív baktériumoknál – Membrán felületének növelése – A sejtfal bioszintézisében való részvétel – Sejtosztódáskor a genetikai anyag eljuttatása az utódsejtekbe (ide kötődik a DNS)
• Citoplazmahártya szerepe – Transzportfolyamatok szabályozása – Tápanyag felvétel – Metabolikus termékek leadása – Bioszintetikus folyamatok – sejtfelszíni szerkezetekbe beépülő makromolekulák, energiaszolgáltató rendszer enzimei
