vod do obecn mikrobiologie Zkladn pojmy vod do

Úvod do obecné mikrobiologie Základní pojmy

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

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

Úvod do obecné mikrobiologie Anatomie bakterialní buňky

Úvod do obecné mikrobiologie Jádro bakterie • uzavřená cirkulární molekula DNA (1 mm) “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 Odkazy na video http: //www. arn. org/docs/mm/motorzoomuprotation-2. mov http: //www. arn. org/docs/mm/mov_3_hybrid_bundle_t 1. 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

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

Biofilm v ileu J. Schindler

Biofilm na kathetru G- tyčky Stafylokoky J. Schindler

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

Biofilm J. Schindler

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