Úvod do obecné mikrobiologie

Prezentace na téma: "Úvod do obecné mikrobiologie"— Transkript prezentace:

1 Úvod do obecné mikrobiologie
Základní pojmy

2 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

3 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

4 Anatomie bakterialní buňky
Úvod do obecné mikrobiologie Anatomie bakterialní buňky

5 Anatomie bakterialní buňky
Úvod do obecné mikrobiologie Anatomie bakterialní buňky

6 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

7 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

8 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

9 Úvod do obecné mikrobiologie
Buněčná stěna 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

10 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

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

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

13 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)

14 Úvod do obecné mikrobiologie
Bičíky (flagella)

15 Úvod do obecné mikrobiologie
Bičíky (flagella

16 Úvod do obecné mikrobiologie

17 Úvod do obecné mikrobiologie

18 Úvod do obecné mikrobiologie
Odkazy na video

19 Úvod do obecné mikrobiologie
Fimbrie krátké, dlouhé mm, tlouštka nm funkce: adheze (adherence) na eukaryotické buňky četné aglutinují erytrocyty

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

21 Úvod do obecné mikrobiologie
Fimbrie krátké, dlouhé mm, tlouštka nm

22 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

23 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

24 Bakterie v přirozeném prostředí
BIOFILM Bakterie v přirozeném prostředí

25 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

26 Biofilm Struktura biofilmu J.Schindler

27 Biofilm Struktura biofilmu J.Schindler

28 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

29 Biofilm Dynamika biofilmu, J.Schindler

30 Biofilm Jak biofilm vzniká J.Schindler

31 Biofilm Dynamika biofilmu Proudění kapaliny, vlnění biofilmu
J.Schindler

32 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

33 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

34 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

35 Biofilm Biofilm v ileu J.Schindler

36 Biofilm Biofilm na kathetru Stafylokoky G- tyčky J.Schindler

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

38 Biofilm J.Schindler

39 Biofilm J.Schindler

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

41 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

42 Úvod do obecné mikrobiologie Růst bakterií v tekutém mediu
Růstová křivka

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

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

45 Morfologie kolonií 1 Typická morfologie na agaru - morfotyp

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

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

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

49 Růst kolonie 1

50 Růst kolonie 2 Časosběrné snímání

51 Růst kolonie Time-lapse photography

52 Růst kolonie Struktura kolonie

53 Model růstu kolonie Bacillus pumilus, kolonie na agaru počítačový model

54 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