Úvod do obecné mikrobiologie Základní pojmy

Prokaryotní buňka Mikroby Viry Bakterie Úvod do obecné mikrobiologie Mikroby Viry Bakterie Huby Paraziti Prokaryotní buňka „ jádro“ - nemá membránu respiratorní enzymy na cytoplasmatické membráně tuhá buněčná stěna 70 S ribosomy

Anatomie bakterialní buňky Úvod do obecné mikrobiologie Anatomie bakterialní buňky Cytoplasmatická membrána Buněčná stěna Pouzdro Glykokalyx Bičíky Fimbrie Pili Spory „Bakteriální jádro“ nemá membránu nemá jadérko jeden chromosom Cytoplasma Ribosomy Inkluse - granula Mesosomy

Anatomie bakterialní buňky Úvod do obecné mikrobiologie Anatomie bakterialní buňky

Anatomie bakterialní buňky Úvod do obecné mikrobiologie Anatomie bakterialní buňky

Úvod do obecné mikrobiologie Jádro bakterie uzavřená cirkulární molekula DNA (1mm) “supercoil” jen jeden chromosom (i v několika kopiích) Plasmid samostatná DNA replikace nezávislá na chromosomu

Úvod do obecné mikrobiologie Inkluse - granula . Volutinová granula - reservní materiál, anorganický polyfosfát metachromasie (typická u Corynebacterium diphtheriae Lipidová granula b-hydroxybutyrát, Bacillus spp. Polysaccharidová granula škrob, glykogen

Úvod do obecné mikrobiologie Mesosom vchlípená cytoplasmatická membrána distribuuje DNA při dělení buňky Cytoplasmatická membrána 5-10 nm, elastická “unit membrane” selectivně permeabilní – permeázy „house-keeping“ enzymy

Úvod do obecné mikrobiologie Buněčná stěna 10 - 25 nm tlustá rigidní, pory (poriny řídí permeabilitu) pro molekuly < 10 Kda určuje tvar bakteriální buňky poškození ----> lysa protoplast, sféroplast rozdílné barvení podle Grama Gram+, Gram- bakterie

Úvod do obecné mikrobiologie Buněčná stěna (pokračování) peptidoglykan (murein) síťová stavba N-acetylglukosamin, N-acetylmuramová kyselina + krátký peptid: D-ala - D-glu + kyselina meso-diaminopimelová (Gram-negativní bakterie) nebo + D-ala - D-ala (Gram-positivní bakterie) Cíl účinku některých antibiotik stěna G+ je silnější než G- bakterií

Úvod do obecné mikrobiologie Pouzdro Viditelné světelným mikroskopem většinou polysacharid (pneumokoky), peptid (u Bacillus anthracis), hyaluronová kyselina (pyogení streptokoky) funkce: ochrana – chemické faktory, fagocyty

Úvod do obecné mikrobiologie mikropouzdro jen v elektronovém mikroskopu kapsulární K antigen G- tyček glykokalyx tvorba biofilmu

Úvod do obecné mikrobiologie Bičíky (flagella) kontraktilní protein (flagelin) dlouhé, šroubovicová struktura orgán pohybu jako vrtule - chemotaxe určuje směr pohybu antigenní (H antigen G- tyček)

Úvod do obecné mikrobiologie Bičíky (flagella)

Úvod do obecné mikrobiologie Bičíky (flagella

Úvod do obecné mikrobiologie

Úvod do obecné mikrobiologie

Úvod do obecné mikrobiologie Odkazy na video http://www.arn.org/docs/mm/motorzoomuprotation-2.mov http://www.arn.org/docs/mm/mov_3_hybrid_bundle_t1.mov

Úvod do obecné mikrobiologie Fimbrie krátké, dlouhé 0.1 - 1.2 mm, tlouštka 4 - 8 nm funkce: adheze (adherence) na eukaryotické buňky četné aglutinují erytrocyty

Úvod do obecné mikrobiologie Fimbrie adheze (adherence) na eukaryotické buňky

Úvod do obecné mikrobiologie Fimbrie krátké, dlouhé 0.1 - 1.2 mm, tlouštka 4 - 8 nm

Úvod do obecné mikrobiologie Sex pili (Sex fimbrie) delší než fimbriae, duté F+ a Hfr buňky samčí se přichycují na samičí F- bez fimbrií zprostředkují přenos DNA konjugaci

Úvod do obecné mikrobiologie Růst bakterií V přirozených podmínkách: lidské tělo v přírodě – voda, půda; Biofilm V laboratoři Kultivace pevné půdy: kolonie tekuté půdy: difuzní růst, blanka, sediment

Bakterie v přirozeném prostředí BIOFILM Bakterie v přirozeném prostředí

Biofilm V laboratoři: Bakterie se pěstují na živných půdách - pevných, tekutých Kolonie Čistá kultura V přirozeném prostředí: Ve vodním prostředí – planktonicky Na pevném povrchu - biofilm. Biofilm je společenství vytvářející (tenkou) vrstvu J.Schindler

Biofilm Struktura biofilmu J.Schindler

Biofilm Struktura biofilmu J.Schindler

Biofilm Jak biofilm vzniká Adhesiny Fimbrie curli Ustává syntéza bičíků Hlenová matrice glykokalyx Pseudomonas aeruginosa – alginát Spouštěcí podněty osmotický tlak, snížený obsah kyslíku rostoucí hustota populace - quorum sensing J.Schindler

Biofilm Dynamika biofilmu, J.Schindler

Biofilm Jak biofilm vzniká J.Schindler

Biofilm Dynamika biofilmu Proudění kapaliny, vlnění biofilmu J.Schindler

Biofilm Vlastnosti buněk Experiment: Escherichia coli kultivace v tekutém mediu statická - planktonicky kontinuální - v povlaku Selekce mutanty se záměnou jediné aminokyseliny v regulační bílkovině hyperprodukce  curli J.Schindler

Biofilm Experiment: Pseudomonas aeruginosa – alginát označení genu pro syntézu alginátu b- galaktozidázovým operonem - indikační gen  současně se syntézou alginátu se syntetizuje i b-galaktozidáza  štěpení laktosy v půdě  barevný indikátor  změna barvy Hyperprodukce b-galaktozidázy = hyperprodukce alginátu Závěr: Při tvorbě biofilmu nadprodukce alginátu se zvýšenou rychlostí J.Schindler

Biofilm Biofilm a medicina Zubní povlak Zdroj infekce: Cévky - arteriální, žílní, močové, Dýchací přístroje Děložní tělísko Dialyzační přístroj Kontaktní čočky Chronické infekce - fokus J.Schindler

Biofilm Biofilm v ileu J.Schindler

Biofilm Biofilm na kathetru Stafylokoky G- tyčky J.Schindler

Biofilm nejčastěji tvoří: stafylokoky, pseudomonády (cystická fibrosa) Escherichia coli streptokoky aktinomycety J.Schindler

Biofilm J.Schindler

Biofilm J.Schindler

Přenos genů mezi buňkami až tisíckrát vyšší Biofilm Zvláštnosti biofilmu Přenos genů mezi buňkami až tisíckrát vyšší Vyšší resistence k antibiotikům J.Schindler

Biofilm Atb resistence a resistence k desinficienciím je v biofilmu o několik řádů vyšší Možný výklad: Omezená difúze Sorpce (basická antibiotika) Klidový stav, pomalý růst, Hladovění Vysvětlení : změna fenotypu gen mar (multiple antibiotic resistance)   odtoková pumpa efflux system J.Schindler

Úvod do obecné mikrobiologie Růst bakterií v tekutém mediu Růstová křivka

Úvod do obecné mikrobiologie Růst na pevné půdě Kolonie: Velikost Tvar Ohraničení Povrch Barva Změna okolí Kolonie na krevním agaru RETURN

Kolonie V laboratoři rostou bakterie na umělých půdách (agarový gel) v koloniích

Morfologie kolonií 1 Typická morfologie na agaru - morfotyp

Morfologie kolonií 2 Note: Kolonie rostou déle než 24 hodin (!) a jejich morfologie se vyvíjí! Bacillus subtilis Bacillus pumilus

Morfologie kolonií 3 Prof. Eshel Ben-Jacob Tel-Aviv

Morfologie kolonií 4 Bacillus pumilus - stoupající koncentrace živin (kvasniční extrakt), 0.1 % - 1%)

Růst kolonie 1

Růst kolonie 2 Časosběrné snímání

Růst kolonie Time-lapse photography

Růst kolonie Struktura kolonie

Model růstu kolonie Bacillus pumilus, kolonie na agaru počítačový model

Kolonie Morfologie kolonie je geneticky determinována Variace morfotypu závisí zevních podmínkách; živiny, hustota agaru. Růst kolonie simulovat matematickým modelem. Bakterie v kolonii nejsou nezávislé entitity. Bakterie v koloni komunikují chemickými signály Jako komunita je kolonie více resistentní k zevním podmínkám Return