Doména: Bakterie (Bacteria)

Doména: Bakterie (Bacteria)
Milan Dundr
Bakteriální buňka (prokaryotická)
Bakteriální buňka (prokaryotická)
• je malá (μm)
• nukleoid (jaderná hmota)
– 1 molekula DNA
• dvojšroubovice stočená do kruhu
• na bílkovinném nosiči
• = jeden chromozóm
Nukleoid
Bakteriální buňka (prokaryotická)
• ribozómy
– tělíska v cytoplazmě
– na nich tvorba bílkovin podle genetického
kódu
– složeny ze 2 podjednotek
• obě jsou menší než u eukaryot
Ribozómy
• odlišujeme je podle sedimentačního
koeficientu, tedy veličiny, která udává
čas, za který proběhne v ultracentrifuze
sedimentace ribozomu
• jednotka: Svedberg (S)
= čas 10-13sekundy
Ribozómy
• prokaryot
– malá podjednotka 30S
– velká podjednotka 50S
– celý ribozóm 70S
• eukaryot
– malá podjednotka 40S
– velká podjednotka 60S
– celý ribozóm 80S
Ribozómy
• složení:
– 2/3 r RNA
– 1/3 proteiny
• funkce:
– řadí se na něm AK do peptidu či bílkoviny
(Cyto)plazmatická membrána
Fosfolipidy
fluidní mozaika
Cytoplazma
• vyplňuje prostor
buňky
• viskózní
koncentrovaný roztok
Buněčná stěna
• tuhý obal
• mechanická ochrana
buňky
Slizové pouzdro
Bakteriální bičíky
Bakteriální bičíky
Fimbrie
Chemické látky bakterií
• peptidoglykan
= základní složka
buněčné stěny bakterií
• Gramovo barvení:
– G+ (grampozitivní)
• až 90% peptidoglykanu
v BS
– G- (gramnegativní)
• do 20% peptidoglykanu
v BS
Chemické látky bakterií
• Zásobní látky:
– glykogen
– kyselina poly-βhydroxymáselná
Výživa bakterií
dle vztahu ke zdroji uhlíku:
• heterotrofní (= organotrofní)
– většina
– zdroj uhlíku = organické látky
– dle způsobu získávání energie je lze rozdělit:
• fotoheterotrofní
– zdroj energie = sluneční záření
• chemoheterotrofní
– zdroj energie = chemické reakce (oxidace organických látek)
– zdroj dusíku:
• bílkoviny
Výživa bakterií
dle vztahu ke zdroji uhlíku:
• autotrofní (litotrofní)
– je jich méně
– zdroj uhlíku = CO2
– dle způsobu získávání energie je lze rozdělit:
• fotoautotrofní (fotolitotrofní)
– zdroj energie = sluneční záření
• chemoautotrofní (chemolitotrofní)
– zdroj energie = chemické reakce (oxidace anorganických látek)
– zdroj dusíku:
• amonné soli, dusitany, dusičnany
Výživa bakterií
dle vztahu ke zdroji uhlíku:
• fotoautotrofní
– sinice
6H2O + 6CO2 + energie → C6H12O6 + 6O2
– purpurové sirné bakterie
• místo H2O využívají H2S
• produktem je S, SO2 apod.
Spory
• za nepříznivých
podmínek:
– ztratí část vody
– vytvoří ochranné
vrstvy
– odolávají teplotám
100ºC či -190ºC
• za příznivých
podmínek ožívají
Tvary bakterií
Tvary bakterií
Rozmnožování bakterií
nepohlavní
• dělení
• 1 x za cca 20 minut !!
Úkol:
Spočítejte, kolik buněk
vznikne z jedné
bakterie za 24 hodin?
Rozmnožování bakterií
nepohlavní
• Řešení:
– 1 buňka
– za 20 minut – 2 buňky = 12
– za 40 minut – 4 buňky = 22
– za 60 minut – 8 buněk = 23
– ...
– za 24 hodin – 272 = 4,72 . 1021
Rozmnožování bakterií
nepohlavní
Pokračování příkladu:
• Za jak dlouho by hmotnost bakterií
předčila hmotnost Země?
– hmotnost 1 bakterie = 6.10-15kg
– hmotnost Země = 6.1024 kg
Rozmnožování bakterií
nepohlavní
• Řešení:
– za 1 den 4,72 . 1021 . 6.10-15 = 2,832 . 107
– 6.1024 / 2,832 . 107 = 2,12 dne
Rozmnožování bakterií
nepohlavní
• pučení
(na obrázku je pučení
kvasinek, ale u
bakterií je to
podobné)
Rozmnožování bakterií
pohlavní
• konjugace a
rekombinace
Plazmidy
• malé kousky
DNA v
cytoplazmě
bakterií
Rozmnožování bakterií
pohlavní
Vztah bakterií ke kyslíku
• aerobní – potřebují kyslík
• anaerobní – nežijí v kyslíkatém prostředí
– striktně anaerobní
• kyslík je zabije
– fakultativně anaerobní
• v přítomnosti kyslíku ho dýchají
• v nepřítomnosti kyslíku metabolizují jinak
Význam bakterií
• žijí prakticky všude (krom sterilního
prostředí)
• podíl na mineralizaci půdy
– rozkládají organické zbytky na anorganické
látky
Bakterie v půdě
• nitratační + nitritační
= nitrifikační
• denitrifikační
• amonizační
Hlízkovité bakterie bobovitých
Rhizobium
Hlízkovité bakterie bobovitých
Rhizobium
Hlízkovité bakterie bobovitých
Rhizobium
Hlízkovité bakterie bobovitých
Rhizobium
Aktinomycety (Frankia)
olše – hlízy na kořenech
Kvasné a hnilobné bakterie žijící ve
střevech živočichů a člověka:
• Escherichia /Bacterium/ coli
– tyčka
– při přemnožení může být nebezpečná
– vyskytne-li se v pitné vodě – nepitná
–  geneticky nejprozkoumanější organismus
Escherichia coli
Přečtený genom E. coli
Přečtený genom E. coli
Bakterie mléčného a octového
kvašení
• Streptococcus
lactis, Streptococcus
cremoris
– smetana, biokys,
máslo
• Lactobacillus
– tyčka
– jogurty
Treponema pallidum
• způsobuje příjici
(lues, syfilis)
– pohlavní choroba
• spirochéta
Příjice (syfilis, lues)
1. období
• inkubační doba – 3
týdny
• bez příznaků
• ale už může nakazit
jiné lidi
Příjice (syfilis, lues)
2. období
• nevelký nebolestivý
vřed na pohlavních
orgánech, nesvědí
• zduří uzliny ve
tříslech (slabinách),
ale nebolí
• trvá asi 6 týdnů
Příjice (syfilis, lues)
3. období (sekundární syfilis)
•
vřed se zahojí - může zůstat
jizvička ve tvaru hvězdičky
•
bakterie proniknou do krve a
tudy do celého organismu
• vyrážky – nejč. na krku,
hrudníku, obličeji a šíji
• několik týdnů až několik let
•
léčbou lze zabránit
pokračování, ale poškozené
tkáně už se nevyléčí
Příjice (syfilis, lues)
4. období (terciární syfilis;
orgánová příjice)
• není-li dosud pacient
léčen
• poškození různých
orgánů
– mrzák či ohrožen na životě
• CNS – totální
(progresivní) paralýza –
postižena šedá kůra
mozková
• aorta
Příjice (syfilis, lues)
Významnější pacienti:
• K. Gottwald
– výduť aorty
– na Stalinově pohřbu
se nakazil virózou a
aorta mu pak při
horečkách praskla
• B. Smetana
– ohluchl nejspíš na
základě progresivní
paralýzy
Příjice (syfilis, lues)
• L. v. Beethoven
– vrozená syfilitida po
matce
• V. I. Lenin
– zemřel na progresivní
paralýzu
Příjice (syfilis, lues)
Schiller, Goethe, Heine, Mysliveček
Příjice (syfilis, lues) – Čechy:
• 1951 – vyšetřeno 100 000 lidí  130 nemocných
• 1954 – 1962  žádný čerstvý případ
• 1963
– Ústí nad Labem – od námořníků z „uličky lásky“ v Hamburku
– Krkonoše – výpomoc od ruských servírek
– tehdy syfilis velmi rozšířena v SSSR a Polsku
• 1992
–
–
–
–
oproti 1991 vzrostl počet čerstvých případů o 500 % (!)
hodně 13–ti a 14-tiletých pacientek
nejvíce okresy Most a Teplice
přenos i líbáním či olizováním jedné lžičky
Příjice (syfilis, lues) – Čechy:
• 2001:
– u nás 818 případů u cizinců (!)
• 2006:
– 511 nových případů; nejvíce na Ústecku a v
Praze
• 2007:
– 850 případů (551 mužů, 299 žen)
Kapavka (gonorrhoea)
• Neisseria
gonorrhoae
– nákaza:
• přímo (pohlavní styk)
• nepřímo (ručník, prádlo)
– za několik dnů:
• bolestivý hnisavý výtok
z močové trubice
Kapavka (gonorrhoea)
– u mužů se šíří i po
pohlavním ústrojí
• až neplodnost
(podobně i u žen, ale
trvá to déle)
– později zachvátí celý
organismus
– nakazí-li se žena
v těhotenství
• nakazí se dítě většinou
až při porodu
– oči (slepota)
Lymská nemoc
(Lymská borelióza)
• Borrelia burgdorferi
• přenášena klíšťaty
(Ixodes ricinus)
• existovala od nepaměti –
ale až 1975:
– městečko Old Lyme (USA,
stát Connecticut)
– mnoho dětí – kloubní
onemocnění
– 1982 – dr. Burgdorfer
objevil spirochétu
v klíšťatech
Lymská nemoc
(Lymská borelióza)
• infikované klíště saje krev
– borelie z jeho střevního
epitelu do slinných žláz
– po zvrácení nedostatečně
strávené krve
– slinami do rány v kůži
hostitele
• musí být dlouho přisáto
– čím déle, tím větší
pravděpodobnost
přenosu
• množí se v organismech
obratlovců = rezervoár
nákazy
Lymská nemoc
(Lymská borelióza)
projevy:
• 3 – 30 dnů po přisátí
– zarudnutí kůže
• ostře ohraničené, postupně se
rozšiřuje, uprostřed světlé
– bolesti hlavy
– zvýšená teplota)
– u 1/3 postižených chybí kožní
projevy !
•
několik týdnů až měsíců:
– poruchy činnosti CNS i periferní
NS
– postiženo pohybové ústrojí, kůže,
srdce (!)
•
po několika letech:
– zánětlivé onemocnění mozku a
míchy
– trvalé poškození kloubů, kůže
Lymská nemoc v ČR
(Lymská borelióza)
Cholera
• Vibrio cholerae
– prohnutá tyčka = vibrio
• objevil 1883 Robert
Koch
Tuberkulóza (TBC )
• nejčastěji
Mycobacterium
tuberculosis
• tyčky – slabě
zakřivené až rovné
• „Kochův bacil“ –
objeven 1882
Tuberkulóza (TBC )
• zvláštní forma zánětu
plic:
– tvorba tuberkulózních
uzlíků
– nekróza (odumírání)
– vznik dutiny v plicích
• do ní se později
ukládají vápenaté soli
(kalcifikace)
Tuberkulóza (TBC )
• vykašlávání krve,
teploty, pocení,
malátnost, hubnutí
– postihuje mnoho
orgánů
• přenos: vzduchem,
přímo
• dnes odolné kmeny
bakterií proti
antibiotikům
Tuberkulóza (TBC )
Angíny
•
•
•
•
Streptococcus
ID: 1 – 3 dny (max. 7 dní)
přenos vzduchem, přímo i nepřímo (předměty)
příznaky:
– náhle vysoké teploty (často s třesavkou)
– bolesti hlavy a v krku (brání polykání i řeči)
– bílé skvrny až povlaky na mandlích, na jazyku
• zápach z úst
– zduří lymfatické uzliny
• antibiotika (penicilín)
Angíny
Tetanus (strnutí šíje)
• Clostridium tetanii
– tyčka
– ID: 1 – 3 týdny i déle
– přenos z půdy:
• poranění, trn, tříska,
popáleniny apod.
Tetanus (strnutí šíje)
•
•
nejprve křeče žvýkacích svalů
stažení mimického svalstva
– „sardonický úsměv“
•
•
strnutí šíje
napínání svalstva břicha, zad a
končetin
– křeče za plného vědomí
•
•
teplota stoupá
smrt udušením
– křeče dýchacích svalů a
bránice
•
•
při záchvatech často
zlomeniny
očkování vždy po 10 letech
Botulismus
• Clostridium botulinum
• tyčka
• v trávicím ústrojí zvířat
(včetně ryb a lidí)
– stolicí do vody a půdy
• botulin (botulotoxin) =
prudký jed
– za nepřístupu vzduchu a
při nedostatečném
tepelném zpracování
Botulismus
• otravy konzervami
– vypouklé víčko
– změna barvy a vůně
• ID: 6 – 72 hodin (max.
několik dnů)
Botulismus
• bez horečky
• sucho v ústech, chraptění, potíže
s polykáním, dvojité vidění
• obrna měkkého patra, zástava stolice i
močení
• ochrnutí dýchacích svalů – pak buď
přežije nebo zemře
Botox
Aby to nedopadlo takhle:
Botulotoxin
• botulus = lat. klobása
• botulotoxin A
– 15 000x až 100 000x
toxičtější než sarin
– smrtící dávka pro
člověka je asi 1 μg
Mor
• Yersinia pestis
• 1894 – Hongkong –
bacil (tyčka s bičíky)
• přenášejí ho krysí
blechy
• mezi lidmi se přenáší
kašláním a
kýcháním
Mor
Mor
• vysoké horečky
• zduření a hnisání
mízních uzlin
• postižení plic,
mozkových plen
• celkový zánět
Mor
• 2. morová vlna
v Evropě
– 2. polovina 13. století
– odhad: zemřela ¼
obyvatel Evropy
• 1347 – 1351
– zabil v Evropě 75
milionů lidí
Mor
Lepra (malomocenství)
• Mycobacterium
leprae
– lepra = řec. vyrážka,
prašivina
– tyčky – slabě
zakřivené až rovné
– 1847 – objevil Hansen
– převážně tropy
Lepra (malomocenství)
• vyvíjí se velmi dlouho
• kůže ztrácí citlivost,
na ní skvrny
– vředovatí, hojí se
jizvami
• ztráty článků prstů a
jiná poškození těla
• léčba trvá mnoho let
Lepra (malomocenství)
Spála
• streptokok skupiny A
• ID: 2 – 7 dnů
• přenos vzduchem,
přímo i nepřímo
Spála
• horečka, bolesti
v krku, nevolnost
• 2. – 3. den vyrážka
– vnitřní strana stehen,
spodek břicha, třísla,
loketní a podpažní
jamky
• zarudlý obličej a krk
• červený „malinový“
jazyk
Úplavice
• Shigelly (japonský
lékař Kiyoshi Shiga)
• tyčka
• ID: 1 – 7 dní
Úplavice
• přenos:
– špinavýma rukam
– přímým kontaktem
– znečištěnými
potravinami
– vodou
– mouchami (usedají na
lidské výkaly)
Úplavice
• příznaky:
• náhle třesavka,
horečka, bolesti
břicha
• průjem – brzy
vodnatý s krví a hleny
• hrozí dehydratace (!)
Břišní tyfus
• Salmonella typhi
• tyčka s bičíky
• ID: 5 – 24 dnů (nejč.
14 dnů)
• přenos: znečištěnou
vodou
• mouchy na nožičkách
Břišní tyfus
• pozvolna stoupá teplota, bolesti hlavy,
nucení na zvracení
• ve 2. a 3. týdnu trvale 39C
• *** o něco mírněji vypadá paratyf B
Břišní tyfus
Salmonelózy
• Salmonella
– tyčka s bičíky
– ID: běžně 8 – 10 hodin
• přenos:
– potravinami
(nakaženými, špatně
tepelně zpracovanými)
Salmonelózy
• rychle nastoupí
průjem (připomíná
choleru)
• někdy se podobá
spíše tyfu
• výjimečně se projeví
jako zánět kosti
Zánět (zápal) plic
• Streptococcus
pneumoniae
– event. i jiní původci
• ID:
– několik hodin - 3 dny
• přenos:
– vzduchem, přímo
– stykem
s bacilonosičem (!)
Zánět (zápal) plic
• prudce třesavka,
teploty, zrychlený
dech
• pak bolest
v hrudníku s kašlem
(narůžovělé až
hnědorezavé chrchle)
• dušnost, opary
Důležití badatelé
• Louis Pasteur
– Francouz
– 1822 – 1895
– ochranná očkování
předem, pěstování na
živných půdách
Důležití badatelé
• Robert Koch
– Němec
– 1843 – 1910
– objevil původce
tuberkulózy a cholery
– 1905 – Nobelova cena
za práce o TBC