Doména: Bakterie (Bacteria) Milan Dundr
Bakteriální buňka (prokaryotická)
Bakteriální buňka (prokaryotická) • je malá (μm) • nukleoid (jaderná hmota) – 1 molekula DNA • dvojšroubovice stočená do kruhu • na bílkovinném nosiči • = jeden chromozóm
Nukleoid
Bakteriální buňka (prokaryotická) • ribozómy – tělíska v cytoplazmě – na nich tvorba bílkovin podle genetického kódu – složeny ze 2 podjednotek • obě jsou menší než u eukaryot
Ribozómy • odlišujeme je podle sedimentačního koeficientu, tedy veličiny, která udává čas, za který proběhne v ultracentrifuze sedimentace ribozomu • jednotka: Svedberg (S) = čas 10-13sekundy
Ribozómy • prokaryot – malá podjednotka 30S – velká podjednotka 50S – celý ribozóm 70S
• eukaryot – malá podjednotka 40S – velká podjednotka 60S – celý ribozóm 80S
Ribozómy • složení: – 2/3 r RNA – 1/3 proteiny
• funkce: – řadí se na něm AK do peptidu či bílkoviny
(Cyto)plazmatická membrána
Fosfolipidy fluidní mozaika
Cytoplazma • vyplňuje prostor buňky • viskózní koncentrovaný roztok
Buněčná stěna • tuhý obal • mechanická ochrana buňky
Slizové pouzdro
Bakteriální bičíky
Bakteriální bičíky
Fimbrie
Chemické látky bakterií • peptidoglykan = základní složka buněčné stěny bakterií
• Gramovo barvení: – G+ (grampozitivní) • až 90% peptidoglykanu v BS
– G- (gramnegativní) • do 20% peptidoglykanu v BS
Chemické látky bakterií • Zásobní látky: – glykogen
– kyselina poly-βhydroxymáselná
Výživa bakterií dle vztahu ke zdroji uhlíku: • heterotrofní (= organotrofní) – většina – zdroj uhlíku = organické látky – dle způsobu získávání energie je lze rozdělit: • fotoheterotrofní – zdroj energie = sluneční záření
• chemoheterotrofní – zdroj energie = chemické reakce (oxidace organických látek)
– zdroj dusíku: • bílkoviny
Výživa bakterií dle vztahu ke zdroji uhlíku: • autotrofní (litotrofní) – je jich méně – zdroj uhlíku = CO2 – dle způsobu získávání energie je lze rozdělit: • fotoautotrofní (fotolitotrofní) – zdroj energie = sluneční záření
• chemoautotrofní (chemolitotrofní) – zdroj energie = chemické reakce (oxidace anorganických látek)
– zdroj dusíku: • amonné soli, dusitany, dusičnany
Výživa bakterií dle vztahu ke zdroji uhlíku: • fotoautotrofní – sinice 6H2O + 6CO2 + energie → C6H12O6 + 6O2 – purpurové sirné bakterie • místo H2O využívají H2S • produktem je S, SO2 apod.
Spory • za nepříznivých podmínek: – ztratí část vody – vytvoří ochranné vrstvy – odolávají teplotám 100ºC či -190ºC
• za příznivých podmínek ožívají
Tvary bakterií
Tvary bakterií
Rozmnožování bakterií nepohlavní • dělení • 1 x za cca 20 minut !! Úkol: Spočítejte, kolik buněk vznikne z jedné bakterie za 24 hodin?
Rozmnožování bakterií nepohlavní • Řešení: – 1 buňka – za 20 minut – 2 buňky = 12 – za 40 minut – 4 buňky = 22 – za 60 minut – 8 buněk = 23 – ... – za 24 hodin – 272 = 4,72 . 1021
Rozmnožování bakterií nepohlavní Pokračování příkladu: • Za jak dlouho by hmotnost bakterií předčila hmotnost Země? – hmotnost 1 bakterie = 6.10-15kg – hmotnost Země = 6.1024 kg
Rozmnožování bakterií nepohlavní • Řešení: – za 1 den 4,72 . 1021 . 6.10-15 = 2,832 . 107 – 6.1024 / 2,832 . 107 = 2,12 dne
Rozmnožování bakterií nepohlavní • pučení (na obrázku je pučení kvasinek, ale u bakterií je to podobné)
Rozmnožování bakterií pohlavní • konjugace a rekombinace
Plazmidy
• malé kousky DNA v cytoplazmě bakterií
Rozmnožování bakterií pohlavní
Vztah bakterií ke kyslíku • aerobní – potřebují kyslík • anaerobní – nežijí v kyslíkatém prostředí – striktně anaerobní • kyslík je zabije
– fakultativně anaerobní • v přítomnosti kyslíku ho dýchají • v nepřítomnosti kyslíku metabolizují jinak
Význam bakterií • žijí prakticky všude (krom sterilního prostředí) • podíl na mineralizaci půdy – rozkládají organické zbytky na anorganické látky
Bakterie v půdě • nitratační + nitritační = nitrifikační • denitrifikační • amonizační
Hlízkovité bakterie bobovitých Rhizobium
Hlízkovité bakterie bobovitých Rhizobium
Hlízkovité bakterie bobovitých Rhizobium
Hlízkovité bakterie bobovitých Rhizobium
Aktinomycety (Frankia) olše – hlízy na kořenech
Kvasné a hnilobné bakterie žijící ve střevech živočichů a člověka: • Escherichia /Bacterium/ coli – tyčka – při přemnožení může být nebezpečná – vyskytne-li se v pitné vodě – nepitná – geneticky nejprozkoumanější organismus
Escherichia coli
Přečtený genom E. coli
Přečtený genom E. coli
Bakterie mléčného a octového kvašení • Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris – smetana, biokys, máslo
• Lactobacillus – tyčka – jogurty
Treponema pallidum • způsobuje příjici (lues, syfilis) – pohlavní choroba
• spirochéta
Příjice (syfilis, lues) 1. období • inkubační doba – 3 týdny • bez příznaků • ale už může nakazit jiné lidi
Příjice (syfilis, lues) 2. období • nevelký nebolestivý vřed na pohlavních orgánech, nesvědí • zduří uzliny ve tříslech (slabinách), ale nebolí • trvá asi 6 týdnů
Příjice (syfilis, lues) 3. období (sekundární syfilis) •
vřed se zahojí - může zůstat jizvička ve tvaru hvězdičky
•
bakterie proniknou do krve a tudy do celého organismu • vyrážky – nejč. na krku, hrudníku, obličeji a šíji • několik týdnů až několik let •
léčbou lze zabránit pokračování, ale poškozené tkáně už se nevyléčí
Příjice (syfilis, lues) 4. období (terciární syfilis; orgánová příjice) • není-li dosud pacient léčen • poškození různých orgánů – mrzák či ohrožen na životě
• CNS – totální (progresivní) paralýza – postižena šedá kůra mozková • aorta
Příjice (syfilis, lues) Významnější pacienti: • K. Gottwald – výduť aorty – na Stalinově pohřbu se nakazil virózou a aorta mu pak při horečkách praskla
• B. Smetana – ohluchl nejspíš na základě progresivní paralýzy
Příjice (syfilis, lues) • L. v. Beethoven – vrozená syfilitida po matce
• V. I. Lenin – zemřel na progresivní paralýzu
Příjice (syfilis, lues) Schiller, Goethe, Heine, Mysliveček
Příjice (syfilis, lues) – Čechy: • 1951 – vyšetřeno 100 000 lidí 130 nemocných • 1954 – 1962 žádný čerstvý případ • 1963 – Ústí nad Labem – od námořníků z „uličky lásky“ v Hamburku – Krkonoše – výpomoc od ruských servírek – tehdy syfilis velmi rozšířena v SSSR a Polsku
• 1992 – – – –
oproti 1991 vzrostl počet čerstvých případů o 500 % (!) hodně 13–ti a 14-tiletých pacientek nejvíce okresy Most a Teplice přenos i líbáním či olizováním jedné lžičky
Příjice (syfilis, lues) – Čechy: • 2001: – u nás 818 případů u cizinců (!)
• 2006: – 511 nových případů; nejvíce na Ústecku a v Praze
• 2007: – 850 případů (551 mužů, 299 žen)
Kapavka (gonorrhoea) • Neisseria gonorrhoae – nákaza: • přímo (pohlavní styk) • nepřímo (ručník, prádlo)
– za několik dnů: • bolestivý hnisavý výtok z močové trubice
Kapavka (gonorrhoea) – u mužů se šíří i po pohlavním ústrojí • až neplodnost (podobně i u žen, ale trvá to déle)
– později zachvátí celý organismus – nakazí-li se žena v těhotenství • nakazí se dítě většinou až při porodu – oči (slepota)
Lymská nemoc (Lymská borelióza) • Borrelia burgdorferi • přenášena klíšťaty (Ixodes ricinus) • existovala od nepaměti – ale až 1975: – městečko Old Lyme (USA, stát Connecticut) – mnoho dětí – kloubní onemocnění – 1982 – dr. Burgdorfer objevil spirochétu v klíšťatech
Lymská nemoc (Lymská borelióza) • infikované klíště saje krev – borelie z jeho střevního epitelu do slinných žláz – po zvrácení nedostatečně strávené krve – slinami do rány v kůži hostitele • musí být dlouho přisáto – čím déle, tím větší pravděpodobnost přenosu
• množí se v organismech obratlovců = rezervoár nákazy
Lymská nemoc (Lymská borelióza) projevy: • 3 – 30 dnů po přisátí – zarudnutí kůže • ostře ohraničené, postupně se rozšiřuje, uprostřed světlé
– bolesti hlavy – zvýšená teplota) – u 1/3 postižených chybí kožní projevy !
•
několik týdnů až měsíců: – poruchy činnosti CNS i periferní NS – postiženo pohybové ústrojí, kůže, srdce (!)
•
po několika letech: – zánětlivé onemocnění mozku a míchy – trvalé poškození kloubů, kůže
Lymská nemoc v ČR (Lymská borelióza)
Cholera • Vibrio cholerae – prohnutá tyčka = vibrio
• objevil 1883 Robert Koch
Tuberkulóza (TBC ) • nejčastěji Mycobacterium tuberculosis • tyčky – slabě zakřivené až rovné • „Kochův bacil“ – objeven 1882
Tuberkulóza (TBC ) • zvláštní forma zánětu plic: – tvorba tuberkulózních uzlíků – nekróza (odumírání) – vznik dutiny v plicích • do ní se později ukládají vápenaté soli (kalcifikace)
Tuberkulóza (TBC ) • vykašlávání krve, teploty, pocení, malátnost, hubnutí – postihuje mnoho orgánů
• přenos: vzduchem, přímo • dnes odolné kmeny bakterií proti antibiotikům
Tuberkulóza (TBC )
Angíny • • • •
Streptococcus ID: 1 – 3 dny (max. 7 dní) přenos vzduchem, přímo i nepřímo (předměty) příznaky: – náhle vysoké teploty (často s třesavkou) – bolesti hlavy a v krku (brání polykání i řeči) – bílé skvrny až povlaky na mandlích, na jazyku • zápach z úst
– zduří lymfatické uzliny
• antibiotika (penicilín)
Angíny
Tetanus (strnutí šíje) • Clostridium tetanii – tyčka – ID: 1 – 3 týdny i déle – přenos z půdy: • poranění, trn, tříska, popáleniny apod.
Tetanus (strnutí šíje) • •
nejprve křeče žvýkacích svalů stažení mimického svalstva – „sardonický úsměv“
• •
strnutí šíje napínání svalstva břicha, zad a končetin – křeče za plného vědomí
• •
teplota stoupá smrt udušením – křeče dýchacích svalů a bránice
• •
při záchvatech často zlomeniny očkování vždy po 10 letech
Botulismus • Clostridium botulinum • tyčka • v trávicím ústrojí zvířat (včetně ryb a lidí) – stolicí do vody a půdy
• botulin (botulotoxin) = prudký jed – za nepřístupu vzduchu a při nedostatečném tepelném zpracování
Botulismus • otravy konzervami – vypouklé víčko – změna barvy a vůně
• ID: 6 – 72 hodin (max. několik dnů)
Botulismus • bez horečky • sucho v ústech, chraptění, potíže s polykáním, dvojité vidění • obrna měkkého patra, zástava stolice i močení • ochrnutí dýchacích svalů – pak buď přežije nebo zemře
Botox
Aby to nedopadlo takhle:
Botulotoxin • botulus = lat. klobása • botulotoxin A – 15 000x až 100 000x toxičtější než sarin – smrtící dávka pro člověka je asi 1 μg
Mor • Yersinia pestis • 1894 – Hongkong – bacil (tyčka s bičíky) • přenášejí ho krysí blechy • mezi lidmi se přenáší kašláním a kýcháním
Mor
Mor • vysoké horečky • zduření a hnisání mízních uzlin • postižení plic, mozkových plen • celkový zánět
Mor • 2. morová vlna v Evropě – 2. polovina 13. století – odhad: zemřela ¼ obyvatel Evropy
• 1347 – 1351 – zabil v Evropě 75 milionů lidí
Mor
Lepra (malomocenství) • Mycobacterium leprae – lepra = řec. vyrážka, prašivina – tyčky – slabě zakřivené až rovné – 1847 – objevil Hansen – převážně tropy
Lepra (malomocenství) • vyvíjí se velmi dlouho • kůže ztrácí citlivost, na ní skvrny – vředovatí, hojí se jizvami
• ztráty článků prstů a jiná poškození těla • léčba trvá mnoho let
Lepra (malomocenství)
Spála • streptokok skupiny A • ID: 2 – 7 dnů • přenos vzduchem, přímo i nepřímo
Spála • horečka, bolesti v krku, nevolnost • 2. – 3. den vyrážka – vnitřní strana stehen, spodek břicha, třísla, loketní a podpažní jamky
• zarudlý obličej a krk • červený „malinový“ jazyk
Úplavice • Shigelly (japonský lékař Kiyoshi Shiga) • tyčka • ID: 1 – 7 dní
Úplavice • přenos: – špinavýma rukam – přímým kontaktem – znečištěnými potravinami – vodou – mouchami (usedají na lidské výkaly)
Úplavice • příznaky: • náhle třesavka, horečka, bolesti břicha • průjem – brzy vodnatý s krví a hleny • hrozí dehydratace (!)
Břišní tyfus • Salmonella typhi • tyčka s bičíky • ID: 5 – 24 dnů (nejč. 14 dnů) • přenos: znečištěnou vodou • mouchy na nožičkách
Břišní tyfus • pozvolna stoupá teplota, bolesti hlavy, nucení na zvracení • ve 2. a 3. týdnu trvale 39C • *** o něco mírněji vypadá paratyf B
Břišní tyfus
Salmonelózy • Salmonella – tyčka s bičíky – ID: běžně 8 – 10 hodin
• přenos: – potravinami (nakaženými, špatně tepelně zpracovanými)
Salmonelózy • rychle nastoupí průjem (připomíná choleru) • někdy se podobá spíše tyfu • výjimečně se projeví jako zánět kosti
Zánět (zápal) plic • Streptococcus pneumoniae – event. i jiní původci
• ID: – několik hodin - 3 dny
• přenos: – vzduchem, přímo – stykem s bacilonosičem (!)
Zánět (zápal) plic • prudce třesavka, teploty, zrychlený dech • pak bolest v hrudníku s kašlem (narůžovělé až hnědorezavé chrchle) • dušnost, opary
Důležití badatelé • Louis Pasteur – Francouz – 1822 – 1895 – ochranná očkování předem, pěstování na živných půdách
Důležití badatelé • Robert Koch – Němec – 1843 – 1910 – objevil původce tuberkulózy a cholery – 1905 – Nobelova cena za práce o TBC
