Prokaryotické organismy: • říše archebakterií Archaebacteria • říší eubakterií Eubacteria s podříší bakterie Bacteria (+ sinice Cyanobacteria, Cyanophyta, Cyanoprokaryota)
Nadříše
P R O K A R Y O T A
Říše
Charakteristika zástupců
archebakterie Archaebacteria
buněčná stěna obsahuje glukozaminy, proteiny či heteropolysacharidy buněčná stěna neobsahuje kyselinu muramovou a D-aminokyseliny buněčná stěna může i chybět mají zcela specifickou stavbu 16S-rRNA, lišící se od eubakterií a eukaryot, 5S-rRNA se podobá 5S-rRNA eukaryot obdobná proteosyntéza jako u eukaryot (metionin) geny obsahují introny (jako eukaryota)
eubakterie Eubacteria
peptidoglykanová buněčná stěna obsahuje kyselinu muramovou a D-aminokyseliny, výjimečně stěna chybí struktura 16S-rRNA a 5S-rRNA je zcela specifická, nevykazuje podobnost s eukaryoty proteosyntéza obdobná jako u mitochondrií eukaryot (formylmetionin) geny neobsahují introny
Podříše sinice Cyanobacteria
Podříše bakterie Bacteria
fotolitotrofní organismy, fotosyntetizující, donorem elektronů je voda, na světle uvolňují do prostředí kyslík, účast chlorofylu-a
foto- a chemolitotrofní, -organotrofní, fotosyntetizující bakterie využívají jako donor vodíku např. sulfan, neuvolňují kyslík, bakteriochlorofyl
Říše archebakterie Archaebacteria • grampozitivní a gramnegativní koky, tyčinky, vlákna a mykoplazmata • netvoří spory • pohyblivé druhy tvoří bičíky Taxonomie dle metabolismu: • archebakterie metanové: Methanococcus, Methanosarcina, Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanothermus • archebakterie extrémně halofilní Halococcus, Halobacterium, Haloarcula, Haloferax • archebakterie haloalkalifilní: Natrococcus a Natrobacterium • archebakterie termoacidofilní: Sulfolobus, Thermoplasma, Thermoproteales
Říše eubakterie Eubacteria, podříše bakterie Bacteria • Bakterie = velmi drobné prokaryotické mikroorganismy • velikost od 1 m do 5 m délky a od 0,2 m do 1 m šířky • malá velikost = veliký povrch na jednotku biomasy, tj. velkou plochu kontaktu biomasy s prostředím • rozmnožují se příčným dělením, pučením, pomocí konidií a hormogonií • mohou tvořit termorezistentní spory, tzv. endospory (spory uvnitř buněk), mikrocysty (klidové buňky obalené rezistentním obalem), konidie odškrcované z vláken
•bakterie kulovité (tzv. koky, cocci), průměr 0,5-2 m •bakterie tyčinkovité, široké 0,2-2 m, dlouhé 0,5-10(20) m
Tvary bakterií
Stavba bakteriální buňky Pouzdro Jádro (kružnicová DNA)
Buněčná stěna Cytoplazmatická membrána
Bičík Ribozómy
Mezozóm
Chemické složení bakterií Voda 70-98 % celkové živé váhy, (opouzdřené a slizotvorné bakterie x spory bakterií) Sušina: C: 22–64 %, P: 2,5–5 %, N: 8–15 % Pigmenty
Fimbrie, glykokalyx, bičíky
Fyzikální vlastnosti povrchů bakterií: hydrofilní, hydrofóbní acidorezistence, specifický povrch, povrchové napětí, mezivrstevné napětí, elektrický náboj, osmotické jevy barvicí metody (bazická a kyselá barviva)
Grampozitivní bakterie. 1. Cytoplazmatická membrána, 2. Peptidoglykan, 3. Fosfolipidy, 4. Membránové proteiny, 5. Kys. lipoteichoová. Gramnegativní bakterie. 1. Cytoplazmatická membrána (vnitřní membrána), 2. Periplazmatický prostor, 3. Vnější membrána, 4. Fosfolipidy, 5. Peptidoglykan, 6. Lipoprotein, 7. Proteiny, 8. Lipopolysacharidy, 9. Pór.
Klasifikace bakteriálních kmenů (Cavalier-Smith) • • • • • • • •
Chlorobacteria (Chloroflexi) Hadobacteria (Deinococcus, Thermus) Cyanobacteria (sinice) Gracilicutes (Proteobacteria, Chlamydiae, Planctomyces, Chlorobi, Bacteroidetes, Spirochaetae) Eurybacteria (Selenobacteria, Fusobacteria, Thermotogae) Endobacteria (Firmicutes) Actinobacteria ????? Neomura – zahrnuje Archaea, Eukarya
Proteobacteria • Alphaproteobacteria (Caulobacter, Rhodospirillum, Rhizobium, Rickettsia) • Betaproteobacteria (Burkholderia, Gallionella, Neisseria, Nitrosomonas) • Gammaproteobacteria (Pseudomonas, Vibrio, Enterobacter, Legionella) • Deltaproteobacteria (Desulfovibrio, Myxococcus) • Epsilonproteobacteria (Helicobacter, Campylobacter)
Systematické rozdělení bakterií • založeno na barvitelnosti buněk anilinovými barvivy, krystalovou violetí a safraninem = bakterie grampozitivní a bakterie gramnegativní Podříše bakterie Bacteria: 1. oddělení bakterie gramnegativní Gracilicutes 2. oddělení bakterie grampozitivní Firmicutes 3. oddělení mykoplazmata Tenericutes (bez buněčné stěny)
Gramnegativní bakterie Gracilicutes
endotoxin
Specifický sacharid (O antigen) porin Lipopolysacharidy Buněčná stěna Fosfolipidy Lipoproteiny Peptidoglykany Cytoplazmatická membrána Membránové proteiny
Cytoplazma
1. skupina: Aerobní chemoorganotrofní nefermentující koky a tyčinky Čeleď Pseudomonadaceae • tyčinky, monotrichální či lofotrichální, striktní aerobové, onemocnění u člověka, zvířat, rostlin, výrazná utilizace živin, rozkládají uhlovodíky (fenol a nafta), genetická variabilita, „skupiny“, zařazuje se i skupina bakterií typu „zoogloea“, Pseudomonas aeruginosa, Ps. mallei (Burkholderia), P. syringae, P. denitrificans, P. putida, Xanthomonas Čeleď Azotobacteraceae • pohyblivé tyčinky či mírně oválného tvaru, aerobní fixace vzdušného dusíku, zapouzdřené, algináty, druh Azotobacter chroococcum
Zoogloea Azotobacter
1. skupina: Aerobní chemoorganotrofní nefermentující koky a tyčinky Čeleď Rhizobiaceae • rod Rhizobium, známý jako tzv. hlízkatá bakterie (symbióza) Čeleď Legionellaceae • těžké pneumonie (L. pneumophilla), pohyblivé tyčinky Čeleď Neisseriaceae • Neisseria gonorrhoae, Neisseria meningitidis, N. subflava Další rody: Acetobacter, Brucella, Francisella, Flavobacterium
Legionella
2. skupina: Fakultativně anaerobní chemoorganotrofní tyčinky Čeleď Enterobacteriaceae • osidlují střevní trakt člověka a vyšších živočichů • rody Salmonella (břišní tyfus, paratyfus, alimentární intoxikace), rod Shigella (úplavice, dyzentérie), druh Yersinia pestis (původce moru) • saprofyty tlustého střeva jsou Escherichia (EPEC, ETEC, EIEC, EHEC) a Enterobacter • Citrobacter, Proteus, Klebsiella Čeleď Vibrionaceae • Vibrio cholerae, V. parahaemolyticus, Aeromonas hydrophila Čeleď Pasteurellaceae • parazité savců a ptáků (Actinobacillus lignieresii, Pasteurella multocida), druh Haemophilus influenzae akutní respirační onemocnění
3. skupina: Anaerobní koky a tyčinky • ve střevech a ústní dutině člověka a savců, tvoří důležitou složku mikroflóry bachoru dobytka (Bacteroides succinogenes, Bacteroides amylophilus), Bacteroides fragilis patogen, záněty slepého střeva (pigmentované a asacharolytické Porphyromonas, nepigmentované a sacharolytické Prevotella)
4. skupina: Aerobní a mikroaerobní šroubovité či zakřivené bakterie • respirační metabolismus, vyskytují se v půdě, reprodukčních orgánech, střevě, ústní dutině člověka a zvířat • fixaci vzdušného dusíku umožňuje rod Azospirillum • Campylobacter, Helicobacter
5. skupina: Chemolitotrofní bakterie • tři fyziologické skupiny bakterií: nitrifikační, sirné, železité (manganové), oxidace anorganických látek, Vinogradskij Nitrifikační bakterie = energii aerobní oxidací amonných solí na dusitany a dusitanů na dusičnany, zdrojem uhlíku je oxid uhličitý • Nitrosomonas, Nitrobacter, Nitrococcus Sirné bakterie = oxidují síru a sirné sloučeniny • Thiobacillus denitrificans a Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus ferrooxidans - oxiduje dvojmocné Fe na trojmocné Železité (manganové) bakterie = oxidací uhličitanu železnatého či manganatého na hydroxid železitý či manganičitý, zdrojem uhlíku je oxid uhličitý • Siderocapsa (S. treubii), Siderococcus, Naumaniella
6. skupina: Bakterie redukující síru a sirné sloučeniny • striktně anaerobní, redukují síru na sulfan!!!, acetát na oxid uhličitý, Desulfovibrio (dismutace), Desulfobacter, Desulfomaculum (konzervy, ne bombáž), Desulfuromonas
7. skupina: Fototrofní bakterie Zelené sirné bakterie č. Chlorobiaceae: striktně anaerobní, v přítomnosti sulfanu, bakteriochlorofyl-c,d, Chlorobium, Chlorobacterium Purpurové sirné bakterie č. Chromatiaceae: striktně anaerobní, karotenoidy a bakteriochlorofyl-a,b, Chromatium, Thiosarcina, Thiospirillum, Thiopedia Purpurové bezsirné bakterie č. Rhodospirillaceae: nevyužívají redukované sirné sloučeniny, jsou fotoorganotrofní, mikroaerofilní až anaerobní, ve tmě jsou aerobní, chemoorganotrofní poutají vzdušný dusík, Rhodospirillum, Rhodopseudomonas
Chromatium
Thiosarcina
Chlorobium
Thiospirillum Rhodopseudomonas
Amoebobacter
Rhodospirillum
Thiopedia
8. skupina: Bakterie tvořící pochvy • několikabuněčná vlákna, přiléhající pochvy (ekologie), nepravé dichotomické větvení, gonidie!!!
Sphaerotilus natans
Leptothrix Clonothrix pseudoochracea fusca
Crenothrix polyspora
Železité bakterie Leptothrix sp.
Sphaerotilus natans dichotomus
9. skupina: Bakterie množící se pučením či vytvářející extracelulární výběžky = 3 skupiny bakterií: bakterie tvořící prostéky (Hypnomicrobium, Pedomicrobium, Caulobacter - Brevundimonas), bakterie vylučující extracelulární výběžky (Gallionella) a bakterie bez prosték (Pasteurita, Blastobacter, Planctomyces) Gallionella
Caulobacter
Hypnomicrobium
Planctomyces
Železité bakterie Gallionella sp.
10. skupina: Chemoorganotrofní buňky s klouzavým pohybem = umělá skupina bakterií bez fylogenetické příslušnosti, klouzavý pohyb, nemají bičíky Myxobakterie = tvoří plodnice a myxospory, pigmenty, kompost, rozklad, klidové mikrocysty, Melittangium, Myxococcus Cytofágy = netvoří plodnice, jsou to štíhlé buňky, rozklad, Capnocytophaga, Simonsiella Vláknité chemoorganotrofní bakterie vyznačující se klouzavým pohybem = pružná 500 m dlouhá vlákna, respirační metabolismus Čeleď Beggiatoaceae (Beggiatoa, Thionema), Čeleď Leucothrichaceae (Leucothrix, Thiothrix), Čeleď Achromatiaceae (Achromatium, Thiogloea), Čeleď Pelonemataceae (Achronema, Pelonema, Peloploca)
Thionema
Achromatium
Beggiatoa Thiothrix
Leucothrix
11. skupina: Spirochéty Řád Spirochaetales = ohebné tenké buňky šroubovitého tvaru, které dosahují velikosti až 500 m, v buněčné stěně osové vlákno • aerobní, anaerobní i fakultativně anaerobní • Treponema pallidum (T. carateum), Borrelia recurentis, B. burgdorferi, Spirochaeta, Spirillum Spirochaeta plicatilis B. burgdorferi Treponema pallidum
12. skupina: Rikétsie a chlamydie Rikétsie = krátké tyčinky nebo koky, rozmnožující se příčným dělením • obligátní intracelulární parazité členovců • Rickettsia prowazekii, Coxiella burneti
nepohyblivé,
Chlamydie = intracelulární parazité živočichů a člověka • závislí na metabolismu hostitelské buňky ( rikétsie) • Chlamydia trachomatis, Chlamydophila psittaci, Chlamydophila pneumoniae
Grampozitivní bakterie Firmicutes Kys.teichoová
Peptidoglykany
Buněčná stěna
Cytoplazmatická membrána Membránové proteiny
Cytoplazma
1. skupina: Aerobní a anaerobní koky = heterogenní skupina chemoorganotrofních bakterií, kultivace, koagulázový t., katalázový t., apod. Streptococcus = nepohyblivé koky ve dvojicích či v řetízcích, ABCD • Streptococcus pyogenes, Str. pneumoniae, Str. faecalis (Enterococcus faecalis), patogenní Sarcina, Peptococcus, patogenní Peptostreptococcus • Lactococcus, Pediococcus – potraviny, kvašení • Micrococcus, Leuconostoc Staphylococcus = koky uspořádané ve shlucích, je fakultativně anaerobní, koaguláza pozitivní a negativní • Staphylococcus aureus způsobující hnisavá onemocnění (St. epidermidis nepatogenní), hemolýza Probiotika – prebiotika - synbiotika
2. skupina: Pravidelné nesporulující tyčinky = krátké, dlouhé tyčinky, popř. tvoří vlákna • Lactobacillus, Listeria monocytogenes způsobuje listeriózu, Erysipelothrix insidiosa je původcem červenky vepřů
3. skupina: Nepravidelné sporulující tyčinky = aerobní i anaerobní, vyskytují se v půdě, vodě a na různých hostitelích, jsou saprofytické i patogenní • Corynebacterium diphteriae (záškrt), Mycobacterium tuberculosis (tuberkulóza), lepra, atypická mykobakteria
4. skupina: Koky a tyčinky tvořící endospory Endospory = spory, které vznikají uvnitř vegetativní buňky, termorezistence, rezistence vůči chem.l., záření, neslouží k rozmnožování • schopnost přežívat v půdě po mnoho let, v příznivých podmínkách vyklíčí ve vegetativní buňku • patogenní, např. Clostridium botulinum (botulismus), Cl. tetani (tetanus), Bacillus anthracis (sněť slezinná), parasporální tělíska • toxiny (cyto-, neuro-)
5. skupina: Bakterie tvořící mycelium = tzv. aktinomycety, které se částečně nebo úplně větví • Actinomyces (velmi krátké hyfy), Streptomyces (vlákna dokonale vyvinutá, Streptomyces griseus - streptomycin), Nocardia (hyfy se rozpadají na drobné fragmenty) • z konců hyf odškrcují spory nebo endogenní spory tvoří ve sporangiu • spory nejsou rezistentní a slouží pouze k rozmnožování ( endospory u č. Bacillaceae)
Oddělení mykoplazmat Tenericutes = buňka těchto bakterií postrádá buněčnou stěnu ( kryje pouze třívrstevná cytoplazmatická membrána) • gramnegativní nepohyblivé bakterie • netvoří klidové buňky, rozmnožují se pučením nebo dělením • fakultativně anaerobní, obligátně anaerobní, chemoorganotrofní, energii získávají fermentací • vyžadují cholesterol a mastné kyseliny, teplotu 22 - 37 C • saprofytičtí i parazitičtí • Mycoplasma pneumoniae (pneumonie u člověka), M. bovigenitalium (mastitida u krav), Ureoplasma urealyticum (infekce pohlavních orgánů u člověka), Spiroplasma citri (onemocnění citrusových plodů)
