Taxonomický systém bakterií Podle Bergey’s manual of systematic bacteriology - systematická příručka Bergey’s manual of determinative bacteriology – určovací příručka 35 skupin podle fenotypové podobnosti Nově snaha o zatřídění do 23 kmenů podle fylogenetické příbuznosti správnější, ale méně praktické kmen zahrnuje obvykle více skupin mnohé skupiny patří do více kmenů

Evoluce bakterií Rostliny Houby Archea Bacteria Živočichové Eukarya Společný předek

Evoluce bakterií Flavobakterie Planktomycety Cytophaga Zelené sirné Bacteroides Planktomycety Zelené sirné bakterie Chlamydie Spirochety Grampozitivní bakterie Radiorezistentní mikrokoky Cyanobakterie Zelené nesirné bakterie Proteobakterie Thermotoga Aquifex

Spirochety (1.skupina) chemoorganotrofní délka až 500 mm osové vlákno – spirálovitá struktura zabudovaná do buněčné stěny kontraktilní – vývrtkovitý pohyb některé druhy patogenní Treponema pallidum – syfilis Borellia burgdorferi – lymská borelióza

Borrelia burgdorferi Treponema pallidum

Spirily (2.skupina) spirální či vibroidní buňky aerobní, heterotrofní 1-2 bičíky Bdellovibrio bacteriovorus = predátor jiných bakterií Helicobacter pylori – choroby žaludku (vředy, gastritida, možná rakovina)

Gramnegativní aerobní nebo mikroaerofilní tyčinky a koky (4.skupina) Obligátně aerobní nebo mikroaerofilní Většina heterotrofní, některé autotrofní (využívání H2) Nesporulující Obvykle mají bičíky Hojně rozšířené

Gramnegativní aerobní nebo mikroaerofilní tyčinky a koky (4.skupina) Agrobacterium tumefaciens napadá rostliny pomocí tzv. Ti-plasmidu rostlina pak produkuje opiny (aminokyseliny), kterými se bakterie živí Ti-plasmid se integruje (začleňuje) do DNA – využití v genovém inženýrství rostlin Zoogloea – štěpení aromatických látek čištění odpadních vod

Gramnegativní aerobní nebo mikroaerofilní tyčinky a koky (4.skupina) Methylomonas – schopnost využití jednouhlíkatých sloučenin (methanol, methan…) Acetobacter – oxidace sacharidů a ethanolu na octovou kyselinu výroba octa octovatění vína striktně aerobní metabolismus při nedostatku substrátu oxidace až na CO2 a H2O

Gramnegativní aerobní nebo mikroaerofilní tyčinky a koky (4.skupina) Azotobacter – váže vzdušný N2 Rhizobium – váže vzdušný N2, symbióza s kořeny rostlin (luskoviny) hlízkovité bakterie Legionella pneumophila – legionářská nemoc přenos vodou, včetně trubek Neisseria gonorrhoeae – kapavka Neisseria meningitidis – meningitida

Pseudomonas = falešná mince nefermentující tyčinky aerobní, výjimečně respirace nitrátů bohatý metabolismus – využívání nejrůznějších uhlíkatých zdrojů proteiny lipidy uhlovodíky – alifatické, aromatické deriváty uhlovodíků – fenoly, chlorované látky... některé patogenní, kažení potravin

Fakultativně anaerobní gramnegativní tyčinky (5.skupina) heterotrofní, občas autotrofní využití H2 přepínání oxidační respirace a fermentace 4 podskupiny (čeledě) Enterobacteriaceae - tyčinky Vibrionaceae – zakřivené tyčinky Pasteurellaceae – koky a tyčinky ostatní – umělý taxon

Enterobacteriaceae tyčinky, peritrichní často patogeny či oportunní patogeny součást přirozené mikroflóry, který se může stát patogenem Enterobacter aerogenes – součást střevní mikroflóry, oportuntní meningitida Escherichia coli – součást střevní mikroflóry indikátor fekálního znečištění některé kmeny patogenní, produkce toxinů (průjmy) modelová, nejprozkoumanější bakterie

Enterobacteriaceae Salmonella – salmonelózy (zánět střeva) Salmonella typhi – tyfus někteří lidé odolní, ale nakažliví - bacilonosoči Shigella dysenteriae – úplavice Yersinia pestis - mor

Vibrionaceae delší zahnuté tyčinky Vibrio cholerae – cholera Vibrio fischeri – luminiscenční mořská bakterie, symbióza s mořskými organismy, testy toxicity

Pasteurellaceaea koky, krátké tyčinky Haemophillus influenzae – meningitida dětí

Ostatní Zymomonas – fermentace sacharidů na ethanol vysoká odolnost k ethanolu dosahuje vyšší konverze ethanolu než kvasinky (přes 20%) potenciál využití v lihovarnictví, hlavně při produkci bioethanolu způsobuje kažení nápojů, hlavně alkoholických (pivo, víno)

Desulfobakterie (7. skupina) obligátně anaerobní anaerobní respirace síranů a síry na H2S zdroj elektronů H2 a jednoduché organické látky (kyseliny, ethanol) zdroj uhlíku stejný nebo CO2 ve vodních sedimentech bez kyslíku –hnilobný zápach organicky znečištěných vod Desulfovibrio – v ropných polích (zdroj H2S v ropě)

Riketsie a chlamydie (9. skupina) obligátní parazité obratlovců a členovců – rozmnožování v cytoplazmě buněk mj. obrana před imunitním systémem přenos hmyzem (vši, blechy…) na zvířata i člověka, pohlavní přenos Rickettsia prowazekii – skvrnivka (epidemický skvrnitý tyfus) – přenos vešmi nejpodobnější genom mitochondrii – potenciální předchůdce

Riketsie a chlamydie (9. skupina) Chlamydie – patogenní, rozmnožování v cytoplazmě hostitelských buněk nejčastější pohlavně přenášené mikroorganismy

Anoxygenní fototrofní bakterie (10. skupina) fotosyntéza bez produkce kyslíku speciální bakteriochlorofyly odlišné od rostlinných bakteriochlorofyl a, b – purpurové bakterie bakteriochlorofyl G – heliobakterie bakteriochlorofyl c, d, e – zelené bakterie zdrojem elektronů jsou redukované sirné sloučeniny (sulfidy, síra, thiosírany...) nebo jednodušší organické látky

Anoxygenní fototrofní bakterie (10. skupina) zdroj uhlíku CO2 (autotrofie) nebo organické látky (heterotrofie) zdroj dusíku N2 nebo amonné ionty při nedostatku světla aerobní respirace časté ukládání síry uvnitř buněk i vně 7 skupin podle chlorofylu a zdroje elektronů

Oxygenní fototrofní bakterie (11. skupina) obsahují chlorofyl a (jako rostliny) při fotosyntéze oxidují vodu na kyslík (zdroj elektronů) někdy též anoxygenní fotosyntéza v přítomnosti sulfidů při nedostatku světla i respirace a fermentace – jen udržovací, nerozmnožují se často tvorba vláken nebo shluků některé druhy žijí symbioticky s eukaryemi (houbami, rozsivkami) - vznik chloroplastů?

Oxygenní fototrofní bakterie (11. skupina) dvě podskupiny Prochlorofyta – chlorofyl a i b Cyanobakterie (sinice) více barviv velmi přizpůsobivé (např. teplota 2-74°C) autotrofní, schopnost fixovat vzdušný N2 součást planktonu „vodní květ“ v nádržích, kde je vysoká koncentrace fosfátů – eutrofizace vody produkce cyanotoxinů – zdraví škodlivé

Aerobní chemoautotrofní bakterie (12. skupina) oxidace různých anorganických a jednoduchých látek akceptor elektronů kyslík, výjimečně dusičnany zdroj uhlíku CO2 Thiobacillus, Thiothrix – oxidace redukovaných sirných sloučenin (sulfidy, síra) na sírany resp. H2SO4 tvoří kyselé prostředí

Aerobní chemoautotrofní bakterie (12. skupina) Gallionella – oxidace Fe2+ na Fe3+ ucpávání trubek Nitrosomonas – oxidace amoniaku na dusitany čištění odpadních vod Nitrobacter – oxidace dusitanů na dusičnany

Kaulobakterie a planktomycety (13. skupina) Kaulobakterie –nepravidelné tvary Prostéky – úzké výběžky obsahující cytoplasmu Aerobní, heterotrofní Dělení buněk: odštěpování prosték (pučení) příčné dělení Caulobacter

Kaulobakterie a planktomycety (13. skupina) Planktomycety – bez prosték Stébla – úzké výběžky bez cytoplasmy vázaní buňky na substrát na konci oxidy železa a manganu Aerobní, heterotrofní Planctomyces

Pochvaté bakterie (14. skupina) Tyčinkovité buňky obalené extracelulárním materiálem za tvorby pochvy – pseudomycelium Oxidy železa a manganu – žlutá až hnědá barva Aerobní, heterotrofní Leptothrix

Myxobakterie (16. skupina) tyčinky chemoheterotrofní atrichní klouzavý pohyb po substrátu pomocí slizu složitý životní cyklus za tvorby buněčných valů a plodniček rozkládají spektrum proteinů, lipidů a polysacharidů pomocí extracelulárních enzymů

Myxobakterie (16. skupina) Myxococcus

Myxobakterie (16. skupina)

Grampozitivní koky (17. skupina) chemotrofní nesporulující v různých shlucích (páry, tetrády…) od obligátně aerobních až po obligátně anaerobní mnohé patogenní – léčba penicilinovými antibiotiky Staphylococcus aureus – hnisavé záněty s různou vážností produkce toxinů v potravinách

Grampozitivní koky (17. skupina) Streptococcus – patogenní druhy, rozklad krve, meningitida, záněty Lactococcus – neškodný jen fermentační metabolismus za produkce kys. mléčné mlékárenství (jogurty, sýry, kysaná smetana…) Pediococcus – tvorba kyseliny mléčné použití v uzenářství (chuť a ochrana proti hnilobným bakteriím) některé produkují biacetyl – kontaminace piva

Grampozitivní koky (17. skupina) Leuconostoc - heterofermentativní mléčné kvašení (kys. mléčná, ethanol, CO2) produkuje hodně slizu – průmyslová produkce dextranu (náhražka krevní plazmy) jinde na závadu (rosolovatění vod, shluky droždí…) Micrococcus – přísně aerobní tvoří karotenoidní barviva – odolnost vůči UV záření Deinococcus – velmi odolný proti radioaktivnímu záření segmenty DNA – snadné opravy

Grampozitivní sporulující tyčinky a koky (18. skupina) tvorba odolných spor obvykle s bičíky obligátně anaerobní až obligátně aerobní většinou bohatý metabolismus velká produkce extracelulárních enzymů rozklad různých polymerů produkce antibiotik neobvyklé kvasné produkty

Clostridium Striktně anaerobní fermentační metabolismus Citlivost na kyslík Neobvyklé fermentační dráhy, produkce H2, kyselin, acetonu, butanolu (výroba) Nebezpečné patogeny, kažení potravin Clostridium tetani – tetanus, produkce neurotoxinu tetanospasminu Clostridium botulinum – produkce tzv. botulotoxinu (prudký jed) při nedokonalé sterilaci konzerv

Bacillus fakultativně aerobní tvorba peptidových antibiotik (bacitracin) některé patogenní produkce nejrůznějších sacharolytických enzymů průmyslová produkce amylas (pivovarství) máčení lnu Bacillus anthracis – sněť slezinná (anthrax), biologické zbraně, terorismus

Grampozitivní sporulující tyčinky a koky (18. skupina) Deslufotomaculum – nepatogenní anaerobní respirace sirných sloučenin (siřičitany, sírany), produkce H2S

Grampozitivní nesporulující tyčinky pravidelného tvaru (19. skupina) Heterotrofní Různý vztah ke kyslíku Lactobacillus - mikroaerofilní mléčné kvašení mlékárenský průmysl (sýry, kefír, jogurty…) součást střevní i vaginální mikroflóry savců Listeria monocytogenes – listerióza nákaza hlavně z potravin rozmnožování i při 4°C (lednice) - psychrofilní vysoká úmrtnost (kojenci,důchodci), potraty

Grampozitivní nesporulující tyčinky nepravidelného tvaru (20. skupina) Heterotrofní Různý vztah ke kyslíku Cellulomonas – schopnost rozkládat celulózu pomocí extracelulárních enzymů (celuláz) Corynebacterium diphteriae – záškrt Bifidobacterium – součást střevní a ústní mikroflóry savců probiotika

Mykobakterie (21.skupina) Grampozitivní, aerobní, tyčinky Nepohyblivé, nesporulující Pomalu rostou Někdy tvoří vlákna Mycobacterium tuberculosis - tuberkulóza

Aktinomycety (22.-29.skupina) Grampozitivní, heterotrofní Větvící se vlákna (hyfy) shluk vláken = mycelium rozpad vláken Až na výjimky půdní bakterie Význam v koloběhu prvků Plísňový pach Některé patogenní pro zvířata i rostliny Producenti antibiotik

Aktinomycety (22.-29.skupina) Frankia – půdní, fixace N2, symbióza s rostlinami podobná hlízkovitým bakteriím Streptomyces – půdní, vláknité producenti antibiotik – průmyslová výroba plísňový zápach půdy největší genomy mezi bakteriemi

Mykoplasmata (30.skupina) Bez buněčné stěny Různý tvar buněk (chybí tvarování buněčnou stěnou) Malé buňky (200 nm) Velmi malé genomy Vyžadují cholesterol a mastné kyseliny Různý vztah ke kyslíku Saprofyté, parazité, patogeny Mycoplasma pneumonie – katar horních cest dýchacích, pneumonie