Bakterie a Archaebakterie

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)