Bakterie Mikroorganismy buněčné nebuněčné Prokaryota Eukaryota Eubacteria Archea viry viroidy priony RNA bílkovina houby řasy prvoci Nester, 1998 800px-Phylogenetic_tree_svg 16S Srovnání některých znaků Archaea, bakterií a eukaryot https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/51/Ether-%28general%29.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/34/Ester-general.svg/625px-Ester-general.svg .png ether ester Srovnání prokaryotické buňky, eukaryotických buněk a jejich organel Základní tvary bakteriální buňky •kulovitý (kok, coccus, cocci) •tyčinka (bakterie, bacilus) •spirálovitý •pleomorfní (vícetvarý) • Kulovitý tvar bakteriální buňky •Dělení buňky v jedné rovině Dělící se buňky Kulovitý tvar bakteriální buňky •Dělení buňky ve dvou rovinách - tetrakoky Kulovitý tvar bakteriální buňky •Dělení v různých rovinách Základní tvary bakteriální buňky •kulovitý (kok, coccus, cocci) •tyčinka (bakterie, bacilus) •spirálovitý •pleomorfní Tyčinkovitý tvar bakteriální buňky- bacilus •jednotlivé buňky •diplobacilus Tyčinkovitý tvar bakteriální buňky- bacilus •streptobacilus Tyčinkovitý tvar bakteriální buňky- bacilus •kokobacilus Haemophilus_influenzae_coccobacillus Haemophilus influenzae 1 Brucella abortus Tyčinkovitý tvar bakteriální buňky- bakterie •- jednotlivé buňky • - diplobakterie • - streptobakterie • - zkrácené tyčinky Základní tvary bakteriální buňky •kulovitý (kok, coccus, cocci) •tyčinka (bakterie, bacilus) •spirálovitý •pleomorfní • • Spirálovitý tvar bakteriální buňky •vibrio Vibrio cholerae Spirálovitý tvar bakteriální buňky •Spirilum - lehce zvlněná tyčka • Spirillum volutans van Leeuwenhoek Spirálovitý tvar bakteriální buňky •Spirocheta - šroubovicovitý tvar • Soubor:TreponemaPallidum.jpg Treponema pallidum Pleomorfní tvar buněk Soubor:Azotobacter cells.jpg Azotobacter sp. 11-12 Základní struktury bakteriální buňky Základní struktury bakteriální buňky Základní struktury bakteriální buňky •Struktury esenciální • *cytoplazmatická membrána • *základní cytoplazma • *nukleoid • *ribozomy •Struktury obvyklé • ● buněčná stěna • ● fimbrie • ● bičíky • ● pouzdro • ● inkluze • ● chlorobiové váčky • ● endospóry • ● pigmenty Esenciální struktury bakteriální buňky nukleoid •Cirkulární dvouřetězcová helikální DNA •Není od základní cytoplazmy oddělena membránou •Neobsahuje histony (na molekulu DNA jsou vázány asi 4 druhy proteinů) •Vytváří kompaktní komplex tvořený obvykle více než 50 smyčkami •Tvoří s molekulami RNA a proteiny komplex vyššího řádu (DNA-60%) • Esenciální struktury bakteriální buňky nukleoid •Nerostoucí buňka má jedno haploidní “jádro“ •Molekulová hmotnost DNA je 109-1010 •Typická bakterie obsahuje 4x106 párů bazí •Rychle rostoucí bakterie mohou obsahovat • 2 – 8 kopií chromozomové DNA •Chromozom E.coli je tvořen 4639221 párů bazí a koduje 4397 genů. Z toho je • 108 genů pro RNA a 4289 pro proteiny. • Z nich je 952 enzymů (703 zmapovaných) DNA z Bacillus subtilis Esenciální struktury bakteriální buňky ribozom Ribozóm (2,52x106 D) Podjednotky (0,93x106D) (1,59x106D) RNA 16S rRNA 23S a 5S rRNA (1542 nukleotidů) (2904 a 114 nukleotidů) 21 bílkovin 31 bílkovin Bílkoviny tvoří 25 % hmotnosti buňky Esenciální struktury bakteriální buňky ribozom •Ribozomy jsou v buňce zodpovědné za proteosyntézu •Jsou to supramolekulové komplexy, které se rychle vytvářejí (bez dodání energie) a rychle disociují (bez tvorby energie) •Pro vytvoření ribozomu z podjednotek a mRNA je nutná přítomnost Mg2+ •Počet ribozomů je závislý na fyziologické aktivitě. V průměrně rychle rostoucí buňce je jich asi 15 000 (někdy až 30 000) •Mohou se vytvářet polyribozomy •Ribozom je “tělísko“ o objemu asi 6 000nm3 a hmotnosti asi • 4,4x10-18g •Rychlost činnosti ribozomu není regulována, je téměř konstantní a činí asi 15 aminokyselin za sekundu. •U E.coli s τ= 28 minut je při translaci rychlost asi 170 000 aminokyselin za sekundu na genom, tj.500 000 aminokyselin za sekundu na buňku. Větší rychlosti proteosyntézy se dosahuje větším počtem ribozomů. • Esenciální struktury bakteriální buňky polyribozom Syntetizovaný peptidický řetězec Esenciální struktury bakteriální buňky cytoplazmatická membrána Membránové proteiny Fosfolipid glycerol mastná kyselina Esenciální struktury bakteriální buňky cytoplazmatická membrána • •Odděluje základní cytoplazmu od vnějšího prostředí •Její stavba odpovídá struktuře biologické membrány (u prokaryot je jediná) •CM tvoří 10 až 26% suché hmotnosti bakterie a je tlustá asi 8 nm. •Jejím základem je tekuté kontinuum dvojvrstvy fosfolipidů se zanořenými bílkovinami •Bílkoviny jsou zanořené z vnitřní nebo vnější strany nebo jí procházejí a představují 10-20% všech bílkovin buňky •Zanořené bílkoviny mají funkci strukturální nebo enzymatickou •Bílkoviny a lipidy CM nejsou lokalizovány staticky, ale “pohybují se“ •Cytoplazmatická membrána je asymetrická •Charakteristickým rysem je nepřítomnost cholesterolu •Poměr mezi nasycenými a nenasycenými mastnými kyselinami se liší v závislosti na teplotě kultivace • Esenciální struktury bakteriální buňky cytoplazmatická membrána •Funkce cytoplazmatické membrány • * je místem transformace energie (je na ní lokalizován respirační řetězec, aparát fotosyntézy, ATPáza,…) • * je místem replikace bakteriální DNA • * odehrávají se na ní poslední fáze syntézy buněčné stěny, nebo se na ní syntetizují její některé složky • * je semipermeabilní a zodpovědná za pasivní i aktivní transport látek do buňky a z buňky • * CM nemůže být “vyrobena“ de novo • * pro zvětšení aktivní plochy jsou velice časté invaginace • Esenciální struktury bakteriální buňky cytoplazmatická membrána • •Invaginace CM • * Mesozom •** Má tvar měchýřku, je rozdělený do trubičkových útvarů nebo váčků •** Je jich 2 a více, v závislosti na metabolické aktivitě •** (Je zodpovědný za replikaci bakteriálního chromozomu a dělení buňky •** Je obvykle v kontaktu s nukleoidem) •** Chemolitotrofní bakterie mají vedle mesozomů další invaginace, umožňující oxidaci anorganických látek • Mesozom B.subtilis Esenciální struktury bakteriální buňky cytoplazmatická membrána •Invaginace CM • * Chromatofory •** Mají tvar měchýřku rozděleného na segmenty •** Obsahují pigmenty zodpovědné za vazbu světelného kvanta (bakteriochlorofyl, karotenoidy) •** Jsou místem syntézy ATP u fototrofních bakterií Chromatofory Rhodospirillum rubrum ▼ ► ◄ Esenciální struktury bakteriální buňky základní cytoplazma •Vyplňuje celý vnitřní prostor •Cytoplasma je velice koncentrovaný roztok mnoha biomolekul (malých, velkých i supramolekulových komplexů) •Je hodně viskózní a podobá se spíše gelu, kde probíhají všechny reakce nutné pro život buňky (od vyhledávání odpovídajících molekul až po uskutečnění vlastní reakce) •Obsahuje více než 50% všech bílkovin buňky, z nichž většina má enzymatickou funkci •Protože bakteriální buňka nemá specifické organely, přebírá cytoplazma řadu jejich funkcí •Třebaže nemá viditelnou strukturu je velice nepravděpodobné, že by umožnění reakcí (limitovaných pohybem molekul v cytoplazmě a pravděpodobností jejich kolizí) mohlo odehrávat bez jakékoliv organizace (Archea mají cytoskeleton- soustavu • proteinových vláken) • Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna Vně buňky Vně buňky Gram pozitivní bakterie Gram negativní bakterie Bacterial_Cell_Lysis Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna G+ bakterií •Složení buněčné stěny • * peptidoglykan • * teichoové kyseliny • Peptidoglykan •Základní stavební jednotka buněčné stěny bakterií •Specifický pro bakterie •peptidoglykan –N-acetylmuramová kys. –N-acetylglukózamin –b - 1,4 glykos. vazba –Řetízky aminokyselin Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna G+ bakterií Struktura peptidoglykanu (Staphylococcus aureus) Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna G+ bakterií Teichoové kyseliny (TC) polyribitol TC polyglycerol TC Bacillus subtilis Lactobacillus sp 4-N-acetyl-D-manosaminouronosyl-β-)1,6)-glukóza Micrococcus luteus Lineární polymery glycerolfosfátu či ribitolfosfátu s glykosidicky vázanými monosacharidy. Jsou značně rozmanité, pronikají na povrch a jsou významnými povrchovými antigeny řec. teichos stěna Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna G- bakterií •Složení buněčné stěny • * peptidoglykan • * vnější membrána • fosfolipid • polysacharid • lipid A • lipoprotein • porinové proteiny Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna G- bakterií Struktura peptidoglykanu (Pseudomonas aeroginosa) Chybí pentaglycinový můstek Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna G- bakterií Struktura vnější membrány Vnější membrána Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna G- bakterií Lipopolysacharidová (LPS) vrstva vnější membrány G- bakterií LPS – velké molekuly - lipid a polysacharidy spojené kovalentními vazbami - působí jako endotoxiny - vyvolávají velkou imunitní reakci u živočichů File:LPS en.svg Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna G- bakterií Struktura lipidu A lipopolysacharidu (MK – mastná kyselina) Structural formula of the lipopolysaccharide from E. coli. Lipid A – lipidový komponent LPS (endotoxinů) zodpovědný za toxicitu G- bakterií - nejvnitřnější ze 3 částí LPS - hydrofobní – zakotvení LPS do vnější membrány - skládá se ze 2 glukozaminových jednotek s připojeným acylovým řetězcem (mastné kyseliny) - obvykle s 1 P skupinou na každý karbohydrát Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna G- bakterií Struktura lipidu A lipopolysacharidu (LPS) LPS lipidA Lipid A s neklasickou strukturou • •A/ lipid A E. coli •B/ Lipid A z P. aeruginosa (mastné kyseliny jsou kratší než u E. coli a jsou distribuovány symetricky nad dvěma glukózaminovými zbytky •C/ Lipid A z P. gingivalis (R je H u jednoho kmene a acylová skupina u jiného) •D/ Lipid A from R. leguminosarum (“redukující“glukózaminový zbytek je nahrazen 2-amino-2-deoxyglukonovou kyselinou; obvyklá fosfátová skupina ve 4´- pozici je nahrazena zbytkem galakturonové kyseliny) •E/ Lipid A z Rhodopseudomonas viridis, je založen an 2,3-diaminoglucose monomeru a úplně ztratil fosfátové substituenty • [USEMAP] Extrahovatelné lipidy, které nahrazují nebo doplňují LPS u různých bakterií • •1/ A sfingolipid, D-glucuronosylceramid z Sphingomonas yanoikuyae •2/ A sulfonolipid ze submerzně rostoucí Flavobacterium. johnsoniae •3/ Ornithin lipid z Paracoccus denitrificans [USEMAP] 3 2 1 Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna •VM – vnější membrána •CM – cytoplazmatická membrána •PP – periplazmatický prostor •C – cytoplazma •VP – vnější prostor Adhezivní místa mezi vnější a cytoplazmatickou membránou – transport LPS, bílkovin, fágů (Escherichia coli) Některé charakteristiky buněčné stěny G+ a G- bakterií •Peptidoglykan tlustý (mnohovrstvý) tenký (jednovrstevný) •Teichoové kyseliny mnoho nepřítomné •Vnější membrána nepřítomná přítomná •Obsah lipopolysacharidů prakticky žádný velký (vnější membrána) •Lipidy a lipoproteiny málo hodně •Produkce toxinů převážně exotoxiny převážně endotoxiny •Mechanické poškození malé velké •Působení lysozymu silné slabé •Citlivost k penicilinu velká malá •Citlivost ke streptomycinu malá velká •Citlivost k tetracyklinům malá velká •Inhibice bazickými barvivy velká malá •Odolnost k vysoušení vysoká slabá • • G+ G- Streptomycin- ribozómy-AK; tetracyklin – ribozomy, inhibice syntézy proteinů Obvyklé struktury bakteriální buňky buněčná stěna – její funkce •Stěna bakterie má roli vnějšího buněčného skeletu •Uděluje buňce tvar a chrání ji před působením vnějšího prostředí •Za pevnost a odolnost je zodpovědný peptidoglykan – je specifický pro prokaryota •Syntézu peptidoglykanu katalyzují ezymy periplasmatického prostoru a vnější části CM •Je dvojího konstrukčního typu – grampozitivního a gramnegativního • • • Obvyklé struktury bakteriální buňky bakterie bez buněčné stěny •Geneticky zakotvená neschopnost syntézy buněčné stěny. Především u intracelulárních parazitů (Mycoplasma, Acholeplasma,…). Buňka je ohraničena trojvrstevnou cytoplazmatickou membránou. •Protoplasty •Sferoplasty • Obvyklé struktury bakteriální buňky bakterie bez buněčné stěny protoplasty •Vznikají u G+ bakterií po působení lysozymu (štěpením glykozidické vazby peptidoglykanu), nebo po působení antibiotik blokujících syntézu buněčné stěny (peniciliny, cefalosporiny) •Protoplasty metabolizují, rostou, ale nemnoží se •Protoplasty se musí stabilizovat v hypertonickém prostředí •Za určitých podmínek je možná reverze na normální buňku •G- bakterie protoplasty netvoří • Normální buňka Bacillus megaterium Protoplasty vzniklé po působení lysozymu (stabilizované v sacharóze) Obvyklé struktury bakteriální buňky bakterie bez buněčné stěny sferoplasty •U G- bakterií není možná tvorba protoplastů, protože se lysozymem odstraní pouze peptidoglykanová vrstva a zůstává vnější membrána •Sféroplast, metabolizuje, roste a množí se •Po odstranění faktoru, který vyvolal tvorbu sféroplastu, je možná reverze na normální buňku •Fixované L-formy → buňky ztratily schopnost reverze • Obvyklé struktury bakteriální buňky pouzdro •U mnohých bakterií se vytváří vně buněčné stěny silně hydratovaná vrstva – pouzdro, kapsula •Mikrokapsula – tloušťka 0,2 nm – za určitých podmínek může být mylně považována za součást buněčné stěny. U enterobakterií je to komplex obsahující bílkovinu, polysacharid a někdy stopy lipidu •Makrokapsula je podstatně silnější a je tvořena především polysacharidy a bílkovinami. Složení je odlišné v závislosti • na druhu bakterie •Kmeny produkující kapsulu jsou označovány jako S-formy (smooth, hladké), neprodukující jako R-formy (rough, drsné) •R-formy mohou vznikat z S-formy mutací •Přítomnost kapsuly je indikací pro virulenci, nepřítomnost pro avirulenci •Má antigenní vlastnosti – kapsulární antigen •Význam ve výživě bakterií (elektrostatické síly) • Obvyklé struktury bakteriální buňky pouzdro Streptococcus pneumoniae Bacillus sp . Obvyklé struktury bakteriální buňky pouzdro Chemické složení pouzdra některých bakterií Obvyklé struktury bakteriální buňky glykokalyx •Je tvořen dlouhými polysacharidovými vlákny •Je zodpovědný za adherenci bakterií na povrchy (kameny v potoce, zubní sklovina, rostlinná buňka, buňka epitelu, …) •Vlákna mají funkci adhesinů •Vazba na povrchy je málo (zubní sklovina) nebo hodně specifická (uretra) Polysacharidová vlákna Obvyklé struktury bakteriální buňky glykokalyx •* Schema zubního plaku •Zubní plak obsahuje více než 37 rodů a 300 druhů bakterií (cca 20 druhů streptokoků) •Na buňky vázané na zubní sklovině se adheziny pevnějšími nebo slabšími vazbami váží další buňky •Různé bakterie přednostně adherují a kolonizují různá místa dutiny ústní • • Obvyklé struktury bakteriální buňky glykokalyx •* Schema bakteriální infekce •Adheze bakteriální buňky a hostitelské buňky (specifická adheze - lektiny, nespecifická – dvojmocnými ionty) •Spojení vláken obou glykokalyxových obalů. •Vytvoření struktury bránící ztrátě vzájemně vyměňovaných molekul do okolního prostředí Obvyklé struktury bakteriální buňky S - vrstva •Plochá dvourozměrná vrstva z bílkovinných podjednotek, která vytváří “síťovinu“ na povrchu G+ i G- bakterií •Je tvořena zpravidla jedním proteinem – druhově specifickým •Počet bílkovinných jednotek v této “krystalické mřížce“ je 1-6 •Na pevných podkladech vytváří monomolekulární vrstvy pravidelného tvaru – je možně jejich využití v biotechnologiích (“molekulární nanotechnologie“) •Ochrana před enzymy, jedy, pH, predátory •Uchycení k povrchu (G+,G-), ochrana před imunitním systémem hostitele • Obvyklé struktury bakteriální buňky fimbrie (pili) •Pili jsou četná, poměrně krátká rigidní rovná vlákna •Jsou velmi křehká a snadno se ulamují •Vyskytují se jen u G- bakterií •Na jedné buňce jich může být i několik set Obvyklé struktury bakteriální buňky fimbrie (pili) •Pilus je tvořen z bílkovinných podjednotek (pilinů), obvykle seřazených do tří řetězců stočených do spirály (vytvářejí bílkovinnou trubičku) •Některé fimbrie mají funkci adhesinů •Umožňují bakterii specifickou adherenci •U symbiotických, parazitických a patogenních bakterií navozují specifickou schopnost kolonizace pouze určitého hostitele •U Vibrio cholerae 01 je tvorba toxinu spojena s přítomností adhezivního pilusu •Uropatogenita Escherichia coli je spojena s přítomností specifického P pilusu •Sex – pilusy jsou zodpovědné za vytvoření konjugačního můstku. Kodovány jsou F plazmidem Obvyklé struktury bakteriální buňky bičík (flagela) Monotricha Amfitricha Lofotricha Peritricha Obvyklé struktury bakteriální buňky bičíky - struktura •Hlavní části bičíku • *Vlákno bičíku tvořené z globulární bílkoviny – flagelinu, které jsou spojeny do několika vláken spirálovitě stočených •Je dlouhé až 20 μm a v průměru má 10-30nm •V živném mediu doroste asi za 10-20 minut •Háček – je složen z identických globulárních bílkovin (jsou jiné než flagelin). Představuje asi spojení mezi vláknem a bazální částí bičíku •Bazální část – kotví bičík do buněčné stěny a cytoplazmatické membrány. Je zodpovědná za pohyb bičíku. Jde o disky, tvořené 9 různými bílkovinami. Jejich počet a umístění je závislé na G+ nebo G- Obvyklé struktury bakteriální buňky bičík – struktura u G+ Bičíkové vlákno Háček Buněčná stěna S – kruh (stator) M – kruh (rotor) Cytoplazmatická membrána Periplazmatický prostor Obvyklé struktury bakteriální buňky bičík – struktura u G- Periplazmatický prostor Periplazmatický prostor Bičíkové vlákno Háček P-kruh + L-kruh Peptidoglykan S-kruh + M-kruh Cytoplazmatická membrána Obvyklé struktury bakteriální buňky axiálně uložený bičík Leptospira sp. Vnější vrstva Buněčná stěna Axiální bičík Axiální bičík Buněčná stěna Vnější vrstva Příčný řez buňkou Jsou velmi pohyblivé, a to díky tzv. osovému vláknu, což je kontraktilní struktura podobná bakteriálnímu bičíku, která je zabudovaná v buněčné stěně a spirálně se ovíjí kolem protoplastu. Osová vlákna vedou od pólů buňky k jejímu středu, kde se protilehlá vlákna více či méně přesahují. Díky tomu se spirochéty pohybují vývrtkovitým otáčením se kolem vlastní osy nebo smršťováním a natahováním celé buňky. spirochety Pohyb bakteriální buňky •Bičík je rigidní a rotuje •Rotační pohyb umožňují M-kruh (rotor) a S-kruh (stator) •Zdrojem energie je protonový gradient. Na jednu otáčku se spotřebuje asi 250 protonů •Pohyb bakterie je rotační, lokomoční, Brownův. Dopředu se pohybuje po zakřivené dráze, zastaví se, vrtí a točí. Nový směr pohybu je zcela náhodný. •Otáčení buňky je proti směru hodinových ručiček •Rychlost pohybu je asi 50 μm za sekundu •Pohyb bičíku usnadňuje také taxi – chemotaxi, fototaxi • Obvyklé struktury bakteriální buňky inkluze •Inkluze obdané jednovrstevnou fosfolipidovou membránou •* Glykogenová granula •* Granula kyseliny poly-β-hydroxymáselné •* Granula síry •* Plynové vakuoly •* Karboxyzómy •* Chlorobiové váčky •Inkluze bez membrány • •* Glykogenová granula •* Polyfosfátová granula •* Krystaly •* Parasporální inkluze • Obvyklé struktury bakteriální buňky inkluze obdané jednovrstevnou fosfolipidovou membránou - glykogen •Glykogen je nerozpustný polymer glukózy, α-1,4-glukan s četným větvením α-1,6-vazbami •Větvení nastává na každé 8. až 10. molekule glukózy •Buňka může obsahovat glykogenu až do 50% suché hmotnosti •Je náhodně distribuován v cytoplazmě ve formě tělísek viditelných ve světelném mikroskopu po obarvení •Glykogen je rezervní látka a hromadí se v buňkách po kultivaci v prostředí s nadbytkem uhlíku nebo nedostatku dusíku Obvyklé struktury bakteriální buňky inkluze obdané jednovrstevnou fosfolipidovou membránou – granula kyseliny poly-β-hydroxymáselné •Tvoří v cytoplazmě kapénky, viditelné ve světelném mikroskopu jako světlolomná tělíska •Může tvořit až 60% sušiny bakterie •Granula obsahují až 98% kyseliny poly-β-hydroxymáselné a 2 % bílkovin (někdy i štěpy tuků) •Granula jsou tvořena především u aerobních druhů bakterií (rod Bacillus, Pseudomonas, fototrofní bakterie) •Zásobní látka Azotobacter sp. ▼ Obvyklé struktury bakteriální buňky inkluze obdané jednovrstevnou fosfolipidovou membránou – granula síry •Jsou ukládána jako rezervní materiál u těch bakterií, které ji využívají jako zdroj energie (chemolitotrofní sírné bakterie) •Nebo je ukládána v cytoplazmě jako S0 po využití sloučenin síry jako donorů protonů a elektronů u fototrofních bakterií (purpurové sírné nebo zelené sírné) •Některé bakterie mohou také síru ukládat do váčků vzniklých inavaginací cytoplazmatické membrány. V tomto případě však nejde o inkluze Thiothrix nivea S granulemi síry Bez granulí síry Obvyklé struktury bakteriální buňky inkluze obdané jednovrstevnou membránou – plynové vakuoly •Mají substrukturu tvořenou plynovými váčky cylindrického tvaru s kónickými konci •Membrána je tvořena výhradně bílkovinami (je jednovrstevná) •Membrána je plně propustná pro všechny plyny a vodu •Plynové vakuoly se nacházejí především u fototrofních bakterií • Ancylobacter aquaticus ▼ ▼ ▼ Obvyklé struktury bakteriální buňky inkluze obdané jednovrstevnou fosfolipidovou membránou – karboxyzómy •Vyskytují se u bakterií využívajících CO2 jako zdroje uhlíku •Karboxyzómy obsahují enzym ribulóza -1,5-bisfosfát karboxylázu (fixace C) -RuBisCo •Obvykle se nacházejí v blízkosti nukleoidu •Nejčastější je přítomnost karboxyzómů u nitrifikačních bakterií, sinic a thiobacilů Thiobacillus neapolitanus (C – karboxyzómy) Soubor:Carboxysome.png Karboxyzómy – pokr. Obvyklé struktury bakteriální buňky inkluze obdané jednovrstevnou fosfolipidovou membránou – chlorobiové váčky •Obsahují bakteriochlorofyl a, c, d a karotenoidní pigmenty •Vyskytují se u fototrofních bakterií •Jejich šířka je 30-40 nm •Jsou ohraničeny jednoduchou fosfolipidovou membránou •Umístěny jsou v těsné blízkosti cytoplazmatické membrány, ale nejsou s ní spojeny •Počet váčků je závislý na metabolické aktivitě Obvyklé struktury bakteriální buňky inkluze bez membrány – polyfosfátová granula •Volutin, metachromatická granula (snadno se barví), •Volutin je polyfosfát, který se v buňce hromadí ve formě kulovitých tělísek o velikosti 45nm až 1μm •Je zásobárnou molekul fosfátu •Je tvořen řetízky až 500 molekul ortofosfátu a je proto ve vodě nerozpustný •Vazba mezi molekulami je energeticky bohatá a vyžaduje dodání energie ve formě ATP • ATP + (HPO3)n→ADP + (HPO3)n+1 • Reakce je katalyzována • polyfosfát kinázou • • • • Obvyklé struktury bakteriální buňky inkluze bez membrány – Parasporální inkluze •Parasporální inkluze jsou vytvářeny u některých zástupců rodu Bacillus •Jsou bipiramidálně oktaedricky symetrické a jsou složeny polypeptidových podjednotek tyčinkovitého tvaru o rozměrech 4 x 12 nm •Molekulová hmotnost těchto podjednotek je asi 230 000 •Vznikají jako důsledek nadprodukce bílkovin tvořících obaly endospory •Parasporální inkluze Bacillus thuringiensis byly použity jako první bioinsekticid proti moučnému červu Vytváření endospor u bakterií •Endospory u bakterií vznikají procesem sporulace •Endospora není reprodukční, ale klidové stadium umožňující přečkat nepříznivé vnější podmínky •Na procesu sporulace se podílí asi 30 operonů zahrnujících více než 200 genů •O tom, zda buňka bude sporulovat se rozhoduje ve fázi G1 buněčného cyklu a jde o proces nahodilý •Spory se vytvářejí v prostředí s dostatkem živin (obvykle však ke konci exponenciální fáze růstu), ale nedostatek některé z živin je významným signálem ke sporulaci • File:Bacillus subtilis Spore.jpg Vytváření endospor u bakterií – proces sporulace CM BS Cytoplazma Nukleoid “spory“ Nově vytvářené septum-vchlípením CM CM začíná uzavírat nukleoid Dvě membrány Vytváření předspory Vytváření tenké peptidoglykanové vrstvy Předspora Sporové vrstvy (obaly) Uvolnění spory z buňky Funkční nukleoid Vytváření endospor u bakterií – proces sporulace (struktura spory) •Vnitřní membrána (intina – vzniká z CM) •Tenká peptidoglykanová vrstva (základ “budoucí“ buněčné stěny) •Kortex (peptidoglykan) – přítomný pouze v bakteriální spoře, je tvořený koncentrickými vrstvami specifického peptidoglykanu. Je zodpovědný za mechanickou ochranu spory •Vnější membrána (extina - vzniká z CM) •Obalové vrstvy tvořené bílkovinou – plášť spory (představuje asi 30-60% sušiny spory). Bílkoviny jsou bohaté na cystein •Exosporium – jemná vrstvička, která se vytváří u některých sporulujících bakterií a je zodpovědná za vnější strukturu spory (bílkovina, polysacharid, lipid, fosfát) •Přítomnost kyseliny dipikolinové udává termorezistenci spory • components Struktura spory Vytváření endospor u bakterií – proces sporulace (vlastnosti spory) •Spora obsahuje minimální množství vody •Je silně světlolomná •Obsahuje kalciumdipikolinát (10 až 20% hmotnosti spory) – molární poměr 1:1 •Vysoká termorezistence •Vysoká odolnost vůči extremním faktorům vnějšího prostředí (záření, kyseliny, rozpouštědla, vysoký hydrostatický a osmotický tlak, …) •Neměřitelný metabolizmus •Dlouhá doba přežívání (několik desítek let) • Kyselina dipikolinová Chelát - kalciumdipikolinát r Vytváření endospor u bakterií – proces sporulace (umístění spory) Bacillus subtilis centrální subterminální terminální Clostridium tetani Plektridium Klíčení bakteriální endospory (germinace) •1. Aktivace spory – spočívá v narušení sporového pláště (mechanický oděr, zvýšená teplota, nízké pH, přítomnost malých molekul –zejména aminokyselin a vitaminů atd.) • Proces germinace má tři fáze Klíčení bakteriální endospory (germinace) •2. Vlastní klíčení spory – vyžaduje přítomnost vody, spouští se chemické impulzy z prostředí, je hydrolyzován kortex, uvolňuje se sporový protoplast, do prostředí se uvolňuje Ca-dipikolinát, do buňky vstupuje voda, K+, Mg2+ a jiné ionty a větší molekuly. Do media se uvolní více než 30% hmotnosti spory. V průběhu klíčení mizí termorezistence a světlolomnost. Procesy, které probíhají mají degradativní charakter a jsou výsledkem aktivity enzymů přítomných ve spoře. Nové bílkoviny nevznikají. Celý proces klíčení u jednotlivé spory trvá asi 1 minutu. •3. Diferenciační fáze – při ní je sporový protoplast kvalitativně přeměněn ve vegetativní buňku. V určitém pořádku jsou přepisovány jednotlivé specifické geny, v určitém pořádku se objevují jednotlivé typy mRNA, probíhá tvorba příslušných bílkovin, probíhá replikace DNA atd. Germinace končí prvním dělením buňky – dceřinné buňky mají stejnou velikost, jako buňka, z níž vznikla spora. http://www.the-scientist.com/images/ImageoftheDay/May2015/spores.jpg Clostridium sporogenes spores as they undergo germination 800px-Phylogenetic_tree_svg Fylogenetický strom - BACTERIA Strom je odvozen na základě sekvence 16S ribozomální RNA (http:/rdp.cme.msu.edu) G- G+ G- Přehled systému bakterií •Doména Bacteria • •Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu • • Kmen Proteobacteria • Třída Alphaproteobacteria • Třída Betaproteobacteria • Třída Gammaproteobacteria • Třída Deltaproteobacteria • Třída Epsilonproteobacteria • Třída Zetaproteobacteria • Kmen Chlamydiae • Třída Chlamydiae • Kmen Spirochaetes • Třída Spirochaetes • Kmen Bacteroidetes • Třída Bacteroidetes • Třída Flavobacteria • Kmen Fusobacteria • Třída Fusobacteria • Kmen Cyanobacteria • Třída Cyanobacteria Systém bakterií •Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu • Kmen Actinobacteria • Třída Actinobacteria – Kmen Firmicutes • Třída Clostridia – Třída Bacilli • Třída Mollicutes - významná skupina bakterií - mnoho různých patogenů (Escherichia, Salmonella, Vibrio, Helicobacter,…) - ale i volně žijící – např. fixátoři N2 - název odvozen od řeckého boha Proteus - mohl měnit svůj tvar/podobu - G-, vnější membrána převážně z LPS - časté bičíky, ale některé nejsou pohyblivé - různý metabolismus – fakultativně nebo obligátně anaerobní a heterotrofní, ale i výjimky - purpurové bakterie - fotosyntéza Proteobacteria Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu Proteobacteria Alphaproteobacteria - obsahují většinu fototrofních rodů - ale i rody metabolizující C1 sloučeniny - symbionti rostlin (Rhizobia) a živočichů - ale i patogeni (Rickettsiaceae) - Rickettsia spp asi prekurzoři eukaryotických mitochondrií - Agrobacterium – transfer cizí DNA do rostlin Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu • Kmen Proteobacteria • Třída Alphaproteobacteria • Řád Rhodospirillales • Čeleď Rhodospirillaceae • Rod Rhodospirillum • •Zahrnuje bakterie označované jako purpurové nesirné bakterie a reprezentují rozmanitou skupinu fototrofních bakterií. Velmi často se vyskytují ve stojatých vodách (jezera, odkalovací nádrže, pobřežní laguny), v sedimentech, ve vlhké půdě a v rýžových polích. Upřednostňují vodní prostředí – sladká i mořská voda – s dostatečným množstvím rozpustného organického materiálu a nízkou koncentrací kyslíku – jen tehdy fotosyntetizují • (bacteriochlorophylls /800 to 925 nm/ and carotenoids ) •Fixace atmosférického dusíku! • •Dle podmínek roste jako fotoheterotrof, fotoautotrof nebo chemoheterotrof Rhodospirillum molischianum Lamelární typ fotosyntetické membrány Rhodopspirillum rubrum R. rubrum a biotechnologie: - akumulace PHB (poly-hydroxy-butric-acid) – biologické plasty - produkce biologického vodíku (energie) - modelový systém pro - studium převodu světelné energie do chemické - studium regulace dráhy fixace dusíku Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu • •Kmen Proteobacteria • Třída Alphaproteobacteria • Řád Rhodospirillales • Čeleď Acetobacteraceae • Rod Acetobacter • •Buňky jsou elipsoidní, mírně zakřivené až rovné tyčky vyskytující se jednotlivě, po dvou nebo v řetízcích. •Buňky mohou být pohyblivé, •Obligátně aerobní. Jsou chemoorganotrofní a nejvhodnějším zdrojem uhlíku pro růst je etanol, glycerol a laktát. •Acetobaktery se vyskytují na květech, ovocných plodech, v medu, v překvašených tekutinách a nápojích (saké, tequila, vína, mošty, pivo, kefír aj.), v zahradní půdě a ve vodě. •Některé acetobaktery mohou způsobit onemocnění plodů ananasu a hnití jablek a hrušek. acetac2 Acetobacter aceti Využívá se při výrobě octa ze substrátů obsahujících etanol (např.vinný ocet, sladový ocet) -také ale kažení vína - výroba některých piv Flemish sour ales acetobacter sp. Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Alphaproteobacteria • Řád Rickettsiales • Čeleď Rickettsiaceae • Rod Rickettsia •Krátké, gramnegativní, aerobní, nepohyblivé tyčky. •Nemohou být kultivovány při absenci hostitelských buněk v médiu (obligátní vnitrobuněční parazité). •R. rickettsii - původce horečky Skalistých hor. Mezi lidmi je přenášena klíšťaty rodu Dermatocentron •R. prowazeki – původce •skvrnitého tyfu (skvrnivka, •epidemický tyfus). •Nemoc přenáší veš šatní • R. prowazeki Živočišná buňka infikovaná R. prowazeki Rickettsia rickettsii Vyrážka způsobená skvrnitým tyfem Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Alphaproteobacteria • Řád Rhizobiales • Čeleď Rhizobiaceae • Rod Rhizobium • •G- pleomorfní tyčky, pohyblivé jedním polárním nebo subpolárním bičíkem nebo dvěma až šesti peritrichálními bičíky. •Napadají kořenové vlásky leguminos (v mírném a tropickém pásmu) a podněcují tvorbu kořenových hlízek, v nichž se bakterie vyskytují v modifikované formě – rhizoidy, bakteroidy - jako intracelulární symbionti, schopní fixace molekulového dusíku •Všechny kmeny vykazují vysokou specificitu k hostiteli. •Čisté kultury se používají jako “očkovací preparát“ - Rhizobin •R. phaseoli – výskyt jen na fazoli •R. leguminosarum – výskyt jen na hrachu • • Rhizoidy – schopné fixace N2 Hlízky Rhizo1 Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Alphaproteobacteria • Řád Rhizobiales • Čeleď Rhizobiaceae • Rod Agrobacterium • •G- nesporulující tyčky vyskytující jednotlivě a ve dvojicích, pohyblivé (peritrich). •Aerobní, s respiratorním typem metabolismu. •S výjimkou druhu A.radiobacter ostatní zástupci napadají poraněná rostlinná pletiva (kořenů, stonků) velikého množství dvouděložných i některých nahosemenných rostlin a způsobují přeměnu rostlinných buněk do autonomně se vytvářejících tumorových buněk. • Tvorba tumorů agrobakteriemi je vázána na přítomnost velikého tumor indukujícího plasmidu (Ti-plasmid). •A. tumefaciens - Ti –plazmid se využívá jako vektor v genetickém inžernýrství rostlin. • Tumor na stonku rajčete způsobený A. tumefaciens 433583a-f2 Geny na T-DNA: - auxiny, cytokininy rostliny tuto cestu syntézy auxinu nemají – žádná regulace, konstitutivní exprese - geny pro syntézu opinů - speciální AK využitelné jen agrobakteriálními buňkami - zvláštní druh parazitismu Agrobacterium - Ti plasmid Nádor způsobený bakterií Agrabackterium tumefaciens Agrobacterium -Infekce rostlin - k napadení je nezbytné mechanické poškození rostliny - poškozená buňka uvolňuje do prostředí látky fenolické povahy - většinu baterií usmrtí, ale A. tumefaciens přitahuje – bičíky - poblíž poraněného místa se fimbriemi přichytí a vytvoří se zde kolonie - DNA do rostliny – z plazmidu pAtC58 vyříznut úsek DNA – T-DNA - jednovláknová DNA a speciální proteiny do rostlinné buňky (T-komplex) - je vytvořen tunel spojující bakteriální buňku s rostlinou – T-pilus (pro doručení T-komplexu) - v buňce T-komplex do jádra, kde se DNA začlení do geonomu rostliny Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Alphaproteobacteria • Řád Rhizobiales • Čeleď Brucellaceae • Rod Brucella • •G- koky, kokotyčky až krátké tyčky, vyskytující se převážně jednotlivě, méně často také ve dvojicích, krátkých řetízcích nebo malých shlucích. Buňky jsou nepohyblivé, chemoorganotrofní aerobní s respiratorním typem metabolismu. Jedná se o intracelulární parazity retikuloendoteliálního systému. Přežívají ve fagocytech. •Brucelóza je antropozoonóza, onemocnění přenosné ze zvířete (a mléka) na člověka. Hostitelem brucel jsou ovce a kozy (B.melitensis), prasata (B.suis), psi (B.canis) a krávy (B.abortus) • u zvířat potraty, záněty varlat, neplodnost • u lidí multisystémové onemocnění •Česká republika je od roku 1964 prostá bovinní brucelózy, nyní zde jen brucelóza zajíců způsobená B. suis •Biologická zbraň – ale dlouhá inkubační doba Brucella abortus Brucella abortus - coccobacillus prokaryote (bacterium) Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Alphaproteobacteria • Řád Nitrosomonadales • Čeleď Spirillaceae • Rod Spirillum • • Helikální buňky (průměr 1,4 až 1,7 µm a délka 14 až 60 µm), mají poly-ß-hydroxybutyrátová granula. •Pohyblivé jsou pomocí velkých svazků bipolárních bičíků viditelných v mikroskopu ve fázovém kontrastu. •Jsou mikroaerofilní s optimální teplotou 30°C. •Jako zdroj uhlíku slouží soli organických kyselin. •Vyskytují se ve stojatém sladkovodním prostředí. •van Leeuwenhoek S. volutans Spirillum%20400x Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu • •Kmen Proteobacteria • Třída Alphaproteobacteria • Řád Nitrosomonadales • Čeleď Gallionellaceae Rod Gallionella • •Buňky jsou ve tvaru ledvin •Vylučují koloidní hydroxid železitý z konkávní strany buňky a tvoří zakřivené nebo rovné, poměrně dlouhé stopky (extracelulární výběžky vyztužené kovy). Stopky se skládají ze svazku početných vláken. Tvar a struktura stopek jsou hlavními diagnostickými znaky galionel. Buňky jsou vždy usazeny na vrcholu stopky a kolmo k její ose. Bakterie může stopku odloučit a vytvářet znovu. •Pohyblivé pomocí jednoho polárního bičíku. •Striktně aerobní nebo mikroaerofilní.Jsou chemolitotrofní, energii získávají oxidací anorganických látek a jako zdroj uhlíku slouží CO2, •Typický je pro ně výskyt v oligotrofních železitých vodách. Galionely jsou jedny z nejdůležitějších železitých bakterií, tvořící velké masy hydroxidu železitého ve vodách a vodních rozvodech. G. ferruginea 0,1 μm Stopka ▼ Gallionella_ferruginea_in_Korrosionsprodukt Betaproteobacteria - mnoho skupin aerobních nebo fakultativně aerobních bakterií - často rozmanité degradační schopnosti - ale i chemolitotrofní rody (amonium oxidující Nitrosomonas) - významná role v koloběhu dusíku – oxidují amoniak na nitráty důležité pro rostliny - nebo fototrofní rody (Rhodocyclus and Rubrivivax) - časté v půdách a odpadních vodách - patogeni - Neisseriaceae (gonorrhea and meningitis), Burkholderia. Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Betaproteobacteria • Řád Neisseriales • Čeleď Neisseriaceae • Rod Neisseria • •Buňky se vyskytující jednotlivě, ale častěji přitisknuté po dvou navzájem sousedícími stranami, někdy též v tetrádách. •Chemoorganotrofní, aerobní. Některé druhy produkují žluto zelený karotenoidní pigment. •Osídlují sliznice savců a některé druhy jsou primárně patogenní pro člověka. •N. gonorrhoeae - u člověka vyvolávají kapavku - u muže probíhá obvykle jako hnisavá uretritida a u ženy jako cervicitida. •N. meningitis – meningokoková meningitis je akutní onemocnění meningů s rychlou progresí (typ A – rozvojové země, B a C rozvinuté) • Přítomnost N. gonorrhoeae v poševním sekretu Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Betaproteobacteria • Řád Nitrosomonadales • Čeleď Nitrosomonadaceae • Rod Nitrosomonas • •Převážně se jedná o rovné tyčky, poměrně časté jsou i kokovité formy. •Některé druhy jsou pohyblivé pomocí polárních bičíků. •Buněčná stěna u mořských druhů má dodatečnou vnější proteinovou vrstvu. •Jsou chemolitotrofní a jako zdroj energie využívají redukované sloučeniny dusíku. V omezeném rozsahu mohou využívat organické uhlíkaté látky. •Rozšířeny jsou v oceánech, brakickém prostředí, řekách, jezerech, čističkách odpadních vod a také v půdě. Druhy izolované z mořského prostředí jsou obvykle obligátně halofilní. • •Nitrifikační (amonium oxidující) bakterie • N. marina (bílkovinné vrstvy nad BS) 1 μm Image from College of Agricultural, Consumer, and Environmental Sciences--U of Illinois Urbana-Champaign. Nitrifikace Biologický cyklus dusíku Gammaproteobacteria - mnoho lékařsky a vědecky významných druhů (Enterobacteriaceae, Vibrionaceae, Pseudomonadaceae) - důležití patogeni (Salmonella spp., Yersinia pestis , Vibrio cholerae , Pseudomonas aeruginosa (plicní infekce v nemocnicích a u pacientů s cystickou fibrózou), Escherichia coli - Chromatium - fotosyntetické a oxidují H2S - některé oxidují metan - mnoho v symbióze s faunou geotermálních mořských vývěrů Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu • •Kmen Proteobacteria • Třída Gammaproteobacteria • Řád Thiotrichales • Čeleď Thiotrichaceae • Rod Beggiatoa • •Buňky tyčinkovití - jednotlivé nebo ve vláknech (vlákna jednotlivě nebo ve shlucích připomínajících chomáč bavlny). Průměr 12-160 μm – jedny z největších prokaryot (Thiomargarita) . Vlákna i hormogonia jsou pohyblivé klouzáním, netvoří pochvu, nepigmentují. Mohou tvořit úchytky pro pevné připojení vlákna k ponořených objektům v tekoucí vodě. •Chemoorganotrofní, chemilitotrofní (Vinogradsky), metabolismus je respiratorní. • Aerobní nebo mikroaerofilní. V přítomnosti H2S obsahují buňky inkluze síry. Oxidace síry. •Vyskytují se v mořském prostředí, kde patří ke gradientním organismům (v horizontálních vrstvách sedimentů na rozhraní mezi anoxigenni a oxigenní zónou). • • B. alba Inkluze síry begg1 File:Filament.jpg Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Gammaproteobacteria • Řád Legionellales • Čeleď Legionellaceae • Rod Legionella • •G- tyčky, netvoří endospóry, mikrocysty ani pouzdra. •Pohyblivé jedním, dvěma nebo více rovnými či zakřivenými bičíky. •Aerobní, chemoorganotrofní. •Izolovány z povrchové vody, bahna, z termálních jezer a říček (i znečištěných), chladící věže, teplovodní rozvody, lázně •Hostitelem je améba – s ní v symbiotickém vztahu. •Jsou patogenní pro člověka, kdy způsobují pneumoniae (Legionářská nemoc) nebo mírné horečnaté onemocnění (Pontiacká horečka). •1976 Philadelphia - 221 nemocných, 34 úmrtí L. pneumophila Buňka ameby • 640_LEGIONNAIRES Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Gammaproteobacteria • Řád Legionellales • Čeleď Coxiellaceae • Rod Coxiella • •Krátké tyčky podobné ricketsiím. •Přednostní růst ve vakuolách hostitelské buňky (raději než v cytoplazmě nebo jádře, jako to dělají rickétsie) – obligátní vnitrobuněčný parazit. Velmi dobře roste ve žloutkovém vaku kuřecích embryí. •Jsou vysoce rezistentní k chemickým látkám a zvýšené teplotě, která obecně zabíjí rickétsie. Vysoce infekční (1-10 buněk stačí). •Celosvětově rozšířené u klíšťat a různých savců, kdy např. způsobují infekce hovězího dobytka, ovcí a koz. •Kontakt se zvířetem nebo jeho produkty způsobí lidské onemocnění, tzv. Q horečky - horečnaté onemocnění podobné chřipce, bolení hlavy s atypickou pneumonií, může dojít k poškození srdce – rychlé nasazení antibiotik. C. burnetii ve vakuole hostitelské buňky coxiella_burneii qfever Coxiella%20burnetii Coxiella burnetii the bacteria that cause Q fever, hide inside a vacuole of a Vero cell. Rick2 Průběh infekce koxiely Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Gammaproteobacteria • Řád Pseudomonadales • Čeleď Pseudomonadaceae • Rod Pseudomonas • •Mnoho druhů akumuluje poly-b-hydroxybutyrát. Pohyblivé jedním nebo několika polárními bičíky, pouze zřídka jsou nepohyblivé. Aerobní se striktně respiratorním typem metabolismu. Chemoorganotrofní, avšak některé druhy jsou fakultativně chemolitotrofní. Přítomné jsou v “jakémkoliv“ prostředí. Některé druhy jsou patogenní pro člověka, zvířata nebo rostliny. •P. aeruginosa – půda, voda, příležitostně patogenní pro rostliny, produkuje pigmenty (modrozelený pyocyanin, žluto-zeleno fluorescentní pyoverdin, ojediněle i tmavě červený). Infekce u člověka patří mezi ta s nejhorší prognózou (infekty popálenin, sepse novorozenců, osteomyelitidy, devastující infekce oka,…) •P. fluorescens – půda, voda, potraviny, humánní klinický materiál, některé kmeny jsou patogenní pro rostliny. Produkují pigment pyoverdin dříve zvaný fluorescein, antibiotika. P. aeruginosa Pseudomonas-1 Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu • •Kmen Proteobacteria • Třída Gammaproteobacteria • Řád Pseudomonadales • Čeleď Pseudomonadaceae • Rod Azotobacter • •Velké ovoidní a pleomorfní (tyčky až koky) buňky, vyskytující se jednotlivě, po dvou, nepravidelných shlucích nebo v řetízcích rozmanité délky. •Je nesporulující, ale vytváří cysty. •Pohyblivé peritrichálními bičíky nebo nepohyblivé. •Aerobní, ale mohou růst i za snížené koncentrace kyslíku. Chemoorganotrofní, k tvorbě energie využívá cukry, alkoholy a organické kyseliny. •Fixuje nesymbioticky molekulový dusík. avinelandiig azotobacter vinelandii A. vinelandii pouzdra azotobacter2 Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Gammaproteobacteria • Řád Enterobacteriales • Čeleď Enterobacteriaceae • Rod Escherichia •Buňky mají tvar rovné tyčky vyskytující se jednotlivě a ve dvojicích, některé kmeny z klinického materiálu tvoří pouzdra. •Pohyblivé peritrichálními bičíky nebo nepohyblivé. • Fakultativně anaerobní a chemoorganotrofní. Mají jak respiratorní, tak i fermentatorní typ metabolismu. • Vyskytují se jako normální flóra v koncové části střevního traktu teplokrevných živočichů (v případě E. blattae i švábů). •Kmeny E. coli, které obsahují enterotoxin nebo jiné faktory virulence, způsobují průjmovitá onemocnění. Tento druh je také hlavním původcem infekcí močových cest a nosokomiálních infekcí včetně septikémií a meningitid. •Escherichia coli O157:H7 – enterohemorrhagický (malé • děti, starší lidé) •Je indikátorem fekálního znečištění. • • ecoli-endo Kolonie Escherichia coli při 10000násobném zvětšení elektronovým mikroskopem E.coli na sliznici tenkého střeva Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Gammaproteobacteria • Řád Enterobacteriales • Čeleď Enterobacteriaceae • Rod Proteus • •G- rovné tyčky, pohyblivé peritrichálními bičíky. Na agarových plotnách vytváří charakteristické kruhové zóny nebo jednotný film po celém povrchu. •Fakultativně anaerobní a chemoorganotrofní •Vyskytují se ve střevním traktu člověka a širokého rozmezí zvířat, dále jsou přítomné v hnoji, půdě a znečištěných vodách. •Patogenní pro člověka - způsobující především infekce močových cest, jsou příčinou druhotných infekcí (septické léze, časté u popálenin). •P.myxofaciens se nachází pouze u larev motýla bekyně velkohlavé. P. mirabilis – 90% humánních infekcí proteus3 P. vulgaris Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Gammaproteobacteria • Řád Enterobacteriales • Čeleď Enterobacteriaceae • Rod Salmonella • •Buňky mají tvar rovné tyčky, většinou pohyblivé peritrichálními bičíky. •Fakultativně anaerobní a chemoorganotrofní. •Vyskytují se u člověka, studenokrevných i teplokrevných živočichů, v potravinách i v prostředí. •Patogenní pro člověka a pro zvířata. Je to infekční agens tyfu (Salmonella typhi), střevních horeček, gastroenteritid a septikémií. •Salmonelóza - Salmonella enteritidis •WHO – 21 mil. tyfoidní horečky ročně – 216 tis. úmrtí S. enterica subsp. enterica sv. Typhimurium (salmonela vázaná na svalová vlákna) Salmonella typhimurium, snímek z elektronového mikroskopu (salmonela vázaná na svalová vlákna) Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Gammaproteobacteria • Řád Enterobacteriales • Čeleď Enterobacteriaceae • Rod Shigella • Rovné nepohyblivé tyčky, fakultativně anaerobní, chemoorganotrofní Patogen člověka i dalších primátů – WHO - 165 mil. onemocnění ročně – 1 mil. končí smrtí (se salmonelami a yerseniemi nejčastější patogeni čeledě Enterobacteriacoae) Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Gammaproteobacteria • Řád Enterobacteriales • Čeleď Enterobacteriaceae • Rod Yersinia • •G- rovné tyčky, občas vykazující kokovitý tvar, nepohyblivé při 37°C, ale pohyblivé peritrichálními bičíky, pokud rostou pod 30°C. •Fakultativně anaerobní a chemoorganotrofní. •Široké spektrum hostitelů, včetně člověka, zvířat (hlodavci a ptáci) •Nachází se v půdě, vodě a potravinách. •Jsou jak striktně patogenní tak příležitostně oportunně patogenní nebo nepatogenní druhy. •Y. pestis – původce dýmějového moru, primárně způsobuje onemocnění divokých hlodavců (přenos blechami, v nichž se bakterie množí) • význam mutace; infekční dávka – 1 u myší • GB – ½ populace 14. st. – zbytek do hospod •Y. pseudotuberculosis – patogenní pro živočichy, příležitostně i člověka (chronický průjem, septikémie) Y. enterolitica Bakterie připojené na CM infikované buňky Y. enterolitica v cytoplazmě hostitelské buňky 640yersinia Yersinia pestis (žlutě) na „ostnech“ (purpurové) uvnitř zažívacího traktu blechy Fig 1 full size Mortalita 60% 90% (léčený 50%) dýmějový mor plicní mor Deltaproteobacteria Dvě větve: - převážně aerobní v nepříznivých podmínkách vytvářející plodnice Myxobacteria - striktně anaerobní – většina známých sulfát redukujících (Desulfovibrio, Desulfobacter, Desulfococcus, Desulfonema, etc.) a síru redukujících (e.g. Desulfuromonas spp.) bakterií A další anaerobní bakterie s různou fyziologií (Fe redukující Geobacter spp., syntropické Pelobacter a Syntrophus spp.) myxobacteria%20fig%202 Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Deltaproteobacteria • Řád Bdellovibrionales • Čeleď Bdellovibrionaceae • Rod Bdellovibrio •Buňky tvaru zakřivených tyček, pohyblivé jedním polárním bičíkem, obligátně aerobní •Napadají jiné G- bakterie. •Bdelovibria se projevují morfologicky a fyziologicky dvoufázovým životním cyklem, ve kterém se střídá nerůstová predátorská fáze a intracelulární reproduktivní fáze. •Bdelovibrio rychle pronikne do periplazmatického prostoru hostitelské buňky, která se zakulacuje a ztlušťuje do sférické formy (bdeloplast). •Hostitelská buňka slouží pouze jako “substrát“ pro vývoj bdelovibrií, nevyužívá její metabolický potenciál. •Vyvíjející se bdelovibria se, na úkor hostitelského protoplastu, protahují do „hadovitého“ tvaru. •Spirální nepohyblivé buňky se potom rozpadají do pohyblivých vibroidních jednotek, jež jsou “dravou“ formou. •Parazit a predátor B. bacteriovorus Atak B. bacteriovorus na Pseudomonas tabaci (k lyzi buňky dojde za 275 min) File:Bdello-cycle.gif Epsilonproteobacteria - obsahují jen pár známých rodů – hlavně zakřivené nebo spiriloidní (Helicobacter spp., Campylobacter spp. ) - většina v zažívacím traktu zvířat - symbionti (Wolinella spp. - krávy) - patogeni (Helicobacter spp. v žaludku, Campylobacter spp. v dvanácterníku) - sekvence známy i z hydrotermálních pramenů a studených mořských habitatů Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Proteobacteria • Třída Epsilonproteobacteria • Řád Campylobacterales • Čeleď Helicobacteraceae • Rod Helicobacter • •Buňky jsou helikální, zkroucené nebo rovné tyčky se zaoblenými konci. •Pohyblivé pomocí polárních nebo bipolárních a laterálních bičíků. Mikroaerofilní. •Osídlují žaludeční sliznici primátů a fretek (produkce ureazy - pH). • H.pylori (Campylobacter pyloridis) – • 50% populace- některé kmeny patog. • prokázán podíl na vzniku duodenálních i žaludečních vředů, • i rakovina žaludku H. pylori Human-Pathogen Coevolution Helicobacter pylori strains that share ancestry with their human hosts are less likely to cause severe disease. By Jef Akst | January 13, 2014 Electron micrograph of H. pylori WIKIMEDIA, YTAKA TSUTSUMIHelicobacter pylori is a widespread bacterium that colonizes the gut mucosa in nearly half the human population, causing gastric inflammation and, in a small percentage of patients, stomach cancer— the second leading cause of cancer-related deaths worldwide. But the prevalence of H. pylori infections do not correlate with cancer incidence, suggesting other factors are at play. In a study published today (January 13) in PNAS, researchers provide evidence that those other factors include the ancestry of both the host and the pathogen: patients that are infected with H. pylori strains that have a distinct ancestry from their own are more likely to suffer severe disease. “For the first time, [this study] suggests that we have to take the ancestry of both host and microbe into the equation,” said Emad El-Omar, a gastroenterologist and cancer biologist at the University of Aberdeen, who was not involved in the work. “We can’t just look at one or the other.” The research is the latest study of two Colombian populations that have served as poster children for the study of gastric cancer. A coastal population of primarily African ancestry has a relatively low incidence of the disease as compared with a population of largely Amerindian descent in the Andes Mountains just 200 kilometers away. For years, pathologist and native Colombian Pelayo Correa, a pioneer of gastric cancer research, has puzzled over this discrepancy.Curious about the role of coevolution between these populations and their pathogens, Correa, along with molecular biologist Barbara Schneider of Vanderbilt University Medical Center and colleagues, decided to take a closer look at the H. pylori strains afflicting patients in these regions. As Colombian patients came into the local hospitals requiring endoscopies, the researchers would ask for volunteers to donate a tissue sample. The samples were then shipped on dry ice to Schneider’s Vanderbilt lab, where her team cultured and analyzed the bacteria within. In the end, the researchers found that while all H. pylori sampled showed evidence of multiple ancestries, those in the coastal region, with a low incidence of stomach cancer, were dominated by ancestral African makeup, just like their human hosts. Those in the mountain region, ¨on the other hand, where gastric cancer is more common, appeared to be more closely related to H. pylori of southern Europe, unlike the predominately Amerindian human population. The results suggested that a shared evolutionary history of humans and bacteria resulted in a less virulent host-pathogen relationship. “[It’s] fascinating,” said El-Omar. “If you have African strains affecting African-ancestry hosts, it doesn’t cause too much damage, whereas if you’ve got African-origins strains infecting Amerindians up in the mountains, that’s when you get most precancerous changes. So it looks like if you’ve coevolved with your strains, you get less and less virulence.”Looking more specifically at the relationship between individual patients and their H. pylori infections was even more telling: “The more Amerindian ancestry you see in people and the more African components in the Helicobacter strain, the more likely the person is to have severe gastric lesions,” said Schneider. The interaction between host and pathogen ancestry was strong, having an effect “five times higher than the effect of cagA,” or cytotoxin-associated gene A, which “is recognized so far as the most virulent H. pylori factor in the gastric cancer process,” Carlos González, an epidemiologist Catalan Institute of Oncology in Barcelona, Spain, who was not involved in the research, said in an e-mail. Of course, El-Omar added, there are other relevant factors to consider, including the presence of harmless worm infections—which dampen inflammatory responses—as well as iron levels and diet. “This story keeps getting more and more interesting and more and more complex,” he says. “It will require [more] studies to unfold the whole story.” N. Kodaman et al., “Human and Helicobacter pylori coevolution shapes the risk of gastric disease,” PNAS, doi/10.1073/pnas.1318093111, 2014. Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu Kmen Proteobacteria Třída Epsilonproteobacteria Řád Campylobacterales Čeleď Campylobacteraceae Rod Campylobacter Buňky štíhlé, mírně spirálovitě zakřivené tyčky, ojediněle i helikální. Pohyblivé pomocí polárních bičíků, jeden bičík na jednom nebo obou pólech buňky. Charakteristický je rotační pohyb na způsob vývrtky. Mikroaerofilní, chemoorganotrofní. Vyskytují se v pohlavních orgánech, střevním traktu a ústní dutině člověka a zvířat. Některé druhy jsou patogenní. C.jejuni – izolace ze stolice u 5-35% osob, u některých průjmy. Patrně je původcem přibližně dvojnásobného množství případů střevních onemocnění ve srovnání se známější salmonellou C.coli – častý u prasat. C.jejuni 1 μm 0,5 μm File:Campylobacter.jpg Fylogenetický strom - BACTERIA Strom je odvozen na základě sekvence 16S ribozomální RNA (http:/rdp.cme.msu.edu) Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Chlamydiae • Třída Chlamydiae • Řád Chlamydiales • Čeleď Chlamydiaceae • Rod Chlamydia • •Nepohyblivé drobné kokoidní organismy množící se pouze v membránou ohraničených vakuolách hostitelské buňky zvláštním vývojovým cyklem. Ten je charakterizovám změnou malých elementárních tělísek (jen ty infekční) do větších retikulových tělísek, které se množí přehrádečným dělením. Cyklus je ukončen reorganizací retikulových tělísek do nové generace elementárních tělísek, které přežívají extracelulárně a infikují další hostitelské buňky. •Chlamidie nejsou schopné vytvářet ATP. Někdy jsou označováni jako energetičtí parazité. •C. trachomatis – patogenní, přirozeným hostitelem je člověk (urogenitální, sexuálně přenosné onemocnění) •C. psittaci – parazitická pro zvířata, původce psitakózy (papouščí nemoc – zánět plic). Některé kmeny infekční pro člověka. Před zavedením antibiotik bylo toto onemocnění ve 20 % smrtelné. • - dnes patří do rodu Chlamidophila C. trachomatis Fylogenetický strom - BACTERIA Strom je odvozen na základě sekvence 16S ribozomální RNA (http:/rdp.cme.msu.edu) G- kmen: Nitrospira rod: Nitrospira - izolován z mořské i sladké vody, sedimentů (i hlubokomořských), půdy, Fe trubek, topných systémů - součást nitrifikačního systému - nitrifikace - oxidace amoniaku na nitrity autotrofními bakteriemi rodu Nitrosomonas a oxidace nitritů na nitráty rody Nitrobacter a Nitrospira. - důležité v mořském prostředí – přebytek amoniaku nebo nitritů může způsobit úhyn ryb Image:Nitrogen cycle.gif nitrospira N. marina Fylogenetický strom - BACTERIA Strom je odvozen na základě sekvence 16S ribozomální RNA (http:/rdp.cme.msu.edu) G- . File:Anabaena sperica.jpg Cyanobacteria - energie získávána fotosyntézou - název z řeckého kyanós – modrý - důležitá součást cyklu dusíku v moři - důležitý primární producent v mnoha oblastech oceánu - ale i ve sladkovodních systémech, slaných vnitrozemských jezerech - stromatolity – 2,8 miliard let - podíl na vzniku kyslíkové atmosféry – exploze biodiverzity, extinkce netolerantních anaerobů - chloroplasty rostlin a eukaryotických řas 493e232d11_46506746_o2 Fylogenetický strom - BACTERIA Strom je odvozen na základě sekvence 16S ribozomální RNA (http:/rdp.cme.msu.edu) G- [USEMAP] Verrucomicrobia - nedávno popsaná skupina bakterií - obsahuje jen několik popsaných druhů - - izolován ze sladkovodních systémů, půdy, stolice - - mnoho nekultivovatelných (i ekto a endosymbionti) - - zřejmě časté a významné (zvl. v půdě) Fylogenetický strom - BACTERIA Strom je odvozen na základě sekvence 16S ribozomální RNA (http:/rdp.cme.msu.edu) G- Green sulfur bakteria – zelené sirné bakterie - čeleď obligátně anaerobních fototrofních bakterií - nepohyblivé tyčky, spirály, ale i kokovité - fotosyntéza – bakteriochlorofyl a,c,d, e a chlorofyl a v chlorosomech přiložených k membráně - donor elektronů – sulfidy, vodík, Fe ionty - elementární síra ukládána vně buňky (může být dále oxidována) - nalezeny poblíže black smoker u pobřeží Mexika 2500 m pod mořem File:Green d winogradsky.jpg Winogradského sloupec Fylogenetický strom - BACTERIA Strom je odvozen na základě sekvence 16S ribozomální RNA (http:/rdp.cme.msu.edu) G- Soubor:Chlorofl.jpg Green nonsulfur bakteria - zelené nesirné bakterie - čeleď Chloroflexi - energii získávají fotosyntézou, ale neprodukují kyslík - jméno odvozeno ze zeleného pigmentu v chlorosomech (chlorofyl a,c,d) - vláknité bakterie pohybující se klouzáním - fakultativně aerobní - fotoheterotrofové (místo oxidu uhličitého získávají uhlík z organických sloučenin) Fylogenetický strom - BACTERIA Strom je odvozen na základě sekvence 16S ribozomální RNA (http:/rdp.cme.msu.edu) G- File:Treponema pallidum 01.png Leptospira – leptospirosis - 7-day fever bacterialní zoonotickou nemoc Borrelia burgdorferi - Lyme disease Borrelia recurrentis - relapsing fever (recidivující) Treponema pallidum - syphilis Treponema pertenue - yaws tropická infekce kůže, kostí a kloubů Spirochaetes - výrazný kmen G- bakterií se spirálovitými buňkami (5-250 µm) - chemoheterotrofní - axiální bičík – mezi buněčnou a vnější membránou – způsobuje vývrtkovitý pohyb - většina volně žijící anaerobní - ale četné výjimky File:Leptospira scanning micrograph.jpg Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Spirochaetes • Třída Spirochaetes • Řád Spirochaetales • Čeleď Spirochaetaceae • Rod Borrelia • •Helikální buňky velikosti 0,2 až 0,5 x 3 až 20 µm složené ze 3 až 10 volných smyček. Buňky jsou pohyblivé pomocí 7 až 30 axiálních bičíků. Chemoorganotrofní, mikroaerofilní. Borélie jsou patogenní pro člověka a jiné savce a ptáky, vektorem pro přenos jsou členovci (klíště, veš). •B. burgdorferi sensu lato - původce Lymeské boreliózy, jedna z nejčastějších antropozoonóz. Multiorgánové postižení. •B. burgdorferi sensu stricto – nejvíce v USA a západní Evropě - postižení kloubů a myokardu •B. garinii – postižení nervového systému. Poprvé popsáno označení stavu jako erythema migralis • Ixodes damnini B. burgdorferi sensu lato Typická vyrážka lymeské boreliózy 640lyme Borrelia burgdorferi spirochetes labeled green or orange depending on the expression of surface proteins, which they alter to adapt to their various hosts Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Spirochaetes • Třída Spirochaetes • Řád Spirochaetales • Čeleď Spirochaetaceae • Rod Treponema • •Helikální tyčky o průměru 0,1 až 0,4 µm a délce 5 až 20 µm, mající jeden nebo více axiálních bičíků. Striktně anaerobní nebo mikroaerofilní. Chemoorganotrofní. Treponemy osídlují ústní dutinu, střevní trakt a pohlavní ústrojí člověka a zvířat; některé druhy jsou patogenní – nekultivovatelné na agaru, jen na tkáňových kulturách •T. pallidum – původce syfilis (lues, příjice). Přenos pohlavním stykem. Onemocnění se může přenést přes placentu i na plod. Onemocnění probíhá v několika stadiích. • T. pallidum 1. stadium 3. stadium téma Churchill, Albrecht z Valdštejna, Lenin, Gottwald, Jaroslav Vrchlický, Franz Schubert, Gaetano Donizetti, Heinrich Heine, K.H.Mácha, syphilisterc1 treponema sekundarni%20syfilis1 syphilissecond2 syphilisprimar3 T. pallidum – pokr. Soubor:Extragenital syphilitic chancre of the left index finger PHIL 4147 lores.jpg Soubor:Lebkasyfilis.JPG T. pallidum – pokr. T. pallidum – pokr. Primární stádium Prvním projevem je tvrdý nebolestivý vřed (šankr) na místě průniku do organismu o velikosti někde mezi čočkou až pětikorunou. Stalo-li se tak v oblasti genitálií, dochází zároveň k nebolestivému zduření tříselných mízních uzlin (zpravidla s několikadenním zpožděním). Došlo-li k průniku jinde (například v ústech), zduří se příslušné uzliny také (v tomto případě krční). Vřed se během 4-6 týdnů spontánně zhojí, čímž končí primární fáze nemoci. Sekundární stádium V sekundárním stádiu se objevuje vyrážka, která se nejvíce projevuje na trupu a v podobě bílých plošek. Poměrně často se objevuje i v ústech. Dochází ke zduření hlavních uzlin. Vyrážka i zduření časem mizí. Nějakou dobu se nic neděje, případně se opakovaně objevuje a mizí vyrážka a zduření uzlin. Terciální stádium Období klidu (latentní stádium), během něhož se spirochety šíří organismem a nenápadně ho těžce poškozují, je nečekaně přerušeno terciární fází (tzv. pozdní syfilis, syfilis tarda), která přichází několik let po infekci (až 20 roků). Jsou postiženy klouby, srdce a cévní soustava a nervová soustava. Dochází k destrukci kožní tkáně v oblasti obličeje, nosní přepážky a části patra. Objevují se těžké poruchy osobnosti, demence a progresívní paralýza. V rozvinutých zemích dorazí nemoc až do této fáze jen velmi výjimečně, v zemích chudých se ale ještě takové případy vyskytují častěji. Penicilin, tetracyklin Léčba probíhá v nemocnici (zpravidla na dermatovenerologickém oddělení). Spočívá v aplikaci antibiotik, obvykle penicilinu, nebo v případě alergie na penicilin nejčastěji tetracyklinu. Je-li syfilis diagnostikována v primární fázi, nebo časné sekundární fázi, nemoc se zpravidla obejde bez vážnějších následků. V dalších fázích onemocnění je prognóza problematičtější, zejména pak ve fázi terciární, kdy léčba nedokáže napravit většinu již nastalých škod. File:Tertiary syphilis head.JPG Neexistuje vakcína Syphilis is believed to have infected 12 million people in 1999 with greater than 90% of cases in the developing world. Původ není znám, existují 3 teorie: -byl rozšířen v Americe před Kolumbem -ale přítomen asi i v Pompejích (zuby dvojčat – congenitální syf.) -možná byl v Evropě před Kolumbem - - rtuť (1025 Persie – 1496 Verona) -1908 – Salvarsan - Ehrlich (arzen) – ne pro pozdní stadium - malárie (horečka - http://cs.wikipedia.org/wiki/Malárie) - penicilín File:DürerSyphilis1496.jpg Durer 1496 T. pallidum – pokr. Salvarsan In 1910, Paul Ehrlich introduced the arsenic-based drug Salvarsan as a remedy for syphilis, a sexually transmitted disease that was exacting a toll on public health similar to that of HIV in recent decades. His methodical search for a specific drug to treat a specific disease marked the beginning of targeted chemotherapy. As a medical student, Ehrlich was fascinated that aniline and other newly available synthetic dyes could be used to stain specific microbes. This early passion led him to predict that chemists would be able to create "magic bullets," agents that would "be able to exert their full action exclusively on the parasite harbored within the organism." Ehrlich soon took aim at syphilis, a disease that was then endemic, incurable, and often deadly. Scientists had just fingered a tiny, parasitic bacterium known as Treponema pallidum as the root cause of syphilis. So Ehrlich assembled a multidisciplinary team of scientists--including chemist Alfred Bertheim and bacteriologist Sahachiro Hata--in hopes of finding a magic bullet capable of killing the syphilis-causing bacterium without harming its human host. Ehrlich chose a known organic arsenic compound as a chemical starting point and, with Bertheim's help, synthesized hundreds of related organoarsenic compounds. Each of these compounds was tested for biological activity, toxicity, and distribution in rabbits infected with the syphilis-causing bacteria. Number 606 (Salvarsan) proved to be the best candidate. A single dose of the compound cured the rabbits. The drug made its way to the clinic with speed unheard of in this day and age: Discovered in the fall of 1909, Salvarsan was in clinical use by 1910. Salvarsan proved to be amazingly effective, particularly when compared with the conventional therapy of mercury salts. Manufactured by the German chemical company Hoechst, Salvarsan quickly became the most widely prescribed drug in the world. It was the world's first blockbuster drug and remained the most effective drug for syphilis until penicillin became available in the 1940s. Salvarsan's success represented the promise of modern medicine--that effective synthetic drugs could be devised to treat disease. But it fell short of being a perfect magic bullet. Patients with later stages of syphilis didn't respond as well to the drug. And physicians found the drug difficult to handle and administer properly. Salvarsan was distributed in powdered form; doctors had to dissolve it in several hundred milliliters of pure, sterilized water and then inject it intravenously, taking care to minimize air exposure. Some of the side effects attributed to Salvarsan turned out to be due to improper handling and administration of the drug, causing Ehrlich to observe that "the step from the laboratory to the patient's bedside ... is extraordinarily arduous and fraught with danger." He poured himself into helping doctors standardize handling and administration of the drug and eventually developed an easier-to-handle derivative of Salvarsan with improved water solubility. Despite the key role it played in medical and pharmaceutical history, the chemical structure of Salvarsan has remained controversial. Ehrlich's synthesis involved reduction of 3-nitro-4-hydroxyphenylarsonic acid with dithionite, yielding a product with the empirical structure RAs HCl H2O (where R = 3-amino-4-hydroxyphenyl). By analogy with known azo compounds, Ehrlich postulated that Salvarsan contained an As=As double bond. Although this assignment persists in textbooks and reference volumes even today, advances in inorganic chemistry called this structure into question in the late 1970s. Such As=As bonds are only stable in molecules with extensive steric protection, notes chemistry professor Brian K. Nicholson of the University of Waikato, Hamilton, New Zealand. It was suggested that the drug might have a polymeric or oligomeric structure instead, but full chemical characterization remained elusive. That changed earlier this year, when Nicholson and colleagues reported that Salvarsan is in fact a mixture of cyclic As-As bonded species (Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 941). This mixture of (RAs)3 and (RAs)5 serves to slowly release RAs(OH)2, the oxidized species that likely gives rise to Salvarsan's antisyphilis properties, he says. Now that Salvarsan's true chemical identity is known, the Waikato group is working to shed light on another century-old mystery: how the drug exhibits such exquisite specificity for T. pallidum.—AMANDA YARNELL Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu •Kmen Spirochaetes • Třída Spirochaetes • Řád Spirochaetales • Čeleď Leptospiraceae Rod Leptospira • •Flexibilní helikální buňky (průměr 0,1 μm a délka od 6 do 24 μm), pohyblivé. Jeden nebo oba konce buněk mají typické zahnutí; každá buňka obsahuje dva axiální bičíky (po jednom na každém konci). Obligátně aerobní, chemoorganotrofní. Leptospiry jsou rozšířené v půdě, sladké vodě nebo mořském prostředí odkud kolonizují zvířata včetně člověka. Způsobují leptospirózu, což je zoonóza primárně infikující divoká i domestikovaná zvířata, která jsou rezervoárem. Člověk se může nakazit leptospirózou jako náhodný hostitel (jako borelioza). • L. interrogans - způsobuje leptospirózu člověka – Weilova nemoc (třesavka, prudké bolesti hlavy, poškození jater, ledvin) • L. biflexa – saprofytická • •Nejlehčí formy probíhají pod obrazem "chřipky" a často unikají pozornosti. http://nemoci.vitalion.cz/leptospiroza/ L. interrogans Přehled systému bakterií •Doména Bacteria • •Bakterie s buněčnou stěnou gramnegativního typu • • Kmen Proteobacteria • Třída Alphaproteobacteria • Třída Gammaproteobacteria • Třída Deltaproteobacteria • Třída Epsilonproteobacteria • Kmen Chlamydiae • Třída Chlamydiae • Kmen Spirochaetes • Třída Spirochaetes • Kmen Bacteroidetes • Třída Bacteroidetes • Třída Flavobacteria • Kmen Fusobacteria • Třída Fusobacteria • Kmen Cyanobacteria • Třída Cyanobacteria Fylogenetický strom - BACTERIA Strom je odvozen na základě sekvence 16S ribozomální RNA (http:/rdp.cme.msu.edu) Systém bakterií •Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu • Kmen Actinobacteria • Třída Actinobacteria – Kmen Firmicutes • Třída Clostridia – Třída Bacilli • Třída Mollicutes Actinobacteria - G+ bakterie s vysokým obsahem G+C - jedny z nejčastějších půdních bakterií - dekompozice org. materiálu – celulóza, chitin - významná role v cyklu C, tvorbě humusu - jiné žijí na rostlinách nebo živočiších včetně některých patogenů - Mycobacterium, Corynebacterium, Nocardia, Rhodococcus - produkce sekundárních metabolitů - 1940 Selman Waksman - streptomycin - Nobel Prize - některé tvoří mycelium, spóry - vůně půdy - většina je aerobní Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu • Kmen Actinobacteria Třída Actinobacteria • Řád Actinomycetales • Čeleď Actinomycetaceae • Rod Actinomyces • •Rovné, mírně zakřivené tyčky až štíhlá vlákna, která se větvící. Krátké tyčky mohou mít ztluštělé konce nebo tvar “Y, V, T“, vyskytují se v palisádách, krátkých řetízcích nebo ve shlucích. •Nesporulující, nepohyblivé. •Tyčky se běžně větví. •Fakultativně anaerobní. •Většinou patogenní pro člověka a zvířata, vyskytují se převážně v ústní dutině a na sliznicích teplokrevných obratlovců. Průběh onemocnění je obvykle pomalý. •A. bovis – bovinní aktinomykózy •A. israelii – patogenní pro člověka i zvířata A.naeslundii - patogenní pro člověka i zvířata B. • - penicilin A. bovis wooden-tongue-skull http://www.dpi.nsw.gov.au/agriculture/livestock/health/specific/cattle/lumpy-jaw-wooden-tongue http://en.wikipedia.org/wiki/Actinomycosis Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu •Kmen Actinobacteria Třída Actinobacteria • Řád Actinomycetales • Čeleď Micrococcaceae • Rod Micrococcus • •Buňky sférické, vyskytující se po dvou, ve čtveřicích nebo v nepravidelných shlucích, ale ne v řetízcích. •Nepohyblivé, nesporulující, striktně aerobní. •Mohou produkovat karotenoidní pigmenty (žlutý, světle oranžový). •Chemoorganotrofní s respiratorním metabolismem. •Primárně se vyskytují na kůži savců včetně člověka, dále se nacházejí v prostředí (půda, vzduch, voda) a v potravinách (maso); obecně jsou považovány za nepatogenní. M. luteus M. roseus Kolonie bez pouzdra a s pouzdrem Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu •Kmen Actinobacteria Třída Actinobacteria • Řád Actinomycetales • Čeleď Corynebacteriaceae • Rod Corynebacterium • •Rovné nebo mírně zakřivené štíhlé tyčky se zúženými nebo ztluštělými konci (kyjovité formy). Buňky obvykle uspořádané jednotlivě nebo ve dvojicích (formace písmene „V“) nebo v krátkých palisádách. Fakultativně anaerobní. • C. diphtheriae – původce záškrtu. Čistě lidský patogen. Vytvářejí se pablány, která pevně přilne k respirační sliznici. Produkuje toxin. •C. pseudotuberculosis – vyvolává záněty kůže a pneumonii. Patogenní pro zvířata, příležitostně i člověka •Záškrt se u nás jako na celém světě vyskytoval ve velkých epidemiích. V roce 1946 bylo zavedeno povinné očkování a onemocnění téměř vymizelo. Pablána vytvořená C. diphtheriae C. diphtheriae Zhoubný záškrt (při zanedbání prvotních fází) je vždy provázen komplikacemi a ty mohou vést k smrti. Pravidelně vzniká zánět srdečního svalu (myocarditis) a pozáškrtové obrny. Záškrt způsobuje charakteristický oteklý krk. Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu •Kmen Actinobacteria Třída Actinobacteria • Řád Actinomycetales • Čeleď Mycobacteriaceae • Rod Mycobacterium • •Rovné nebo mírně zakřivené tyčky, občas se větvící. Mohou se vyskytnout vlákna nebo “mycélium“ připomínající struktury, které se snadno rozpadají do tyček a koků. •Aerobní a chemoorganotrofní. Mykobakterie jsou rozšířené v půdách a vodách, některé druhy jsou obligátní paraziti a patogeni obratlovců. •M. tuberculosis – původce tuberkulózy, projevuje se jako onemocnění jednotlivých orgánů nebo v generalizované formě; patogenní pro člověka, primáty a jiné živočichy. •M. bovis – čerstvé izoláty jsou mikroaerofilní; původně izolován z tuberkulózy skotu, ale obecně je tento druh patogenní pro většinu zvířat; pasterizace mléka • v 1.pol. 20.st. největší ztráty na dobytku M. tuberculosis ve sputu Soubor:Mycobacterium tuberculosis 8438 lores.jpg http://www.cdc.gov/tb/publications/factsheets/general/mbovis.htm TBC - tuberculum - hrbolek, nádorek - TBC, dříve souchotiny, či úbytě (oubytě) - nejčastější příčinou smrti bakteriálního původu na světě - 2005 zemřelo ve světě na tuberkulózu 1,6 miliónu lidí, což odpovídá 4400 úmrtí na den - neléčený člověk s otevřenou formou tuberkulózy nakazí ročně v průměru dalších 10-15 lidí - M. bovis – tuberkulóza u skotu - může nakazit lidi (pasterizace mléka) -ve 30. letech minulého století 40% krav v UK nakažených – 50.000 lidí se ročně nakazilo - přenos na skot - jezevci Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu • •Kmen Actinobacteria • Třída Actinobacteria • Řád Actinomycetales • Čeleď Mycobacteriaceae • Rod Mycobacterium • •M. kansasii – izolován z plicních lézí člověka, je patogenní a způsobuje onemocnění připomínající tuberkulózu •M. leprae – obligátně intracelulární parazit, způsobuje onemocnění kůže, varlat a periferního nervového systému známého pod jménem malomocenství neboli lepra •Ačkoli se zdá, že se jedná o onemocnění minulých staletí, ještě dnes se odhaduje, že celkový počet nemocných dosahuje až 11 miliónů. • • Neutrální lepróza Progresivní lepróza File:Leprosy.jpg File:Leprosy deformities hands.jpg http://www.the-scientist.com/images/News/March2015/310leprosy.jpg CABRERAUntil recently, researchers believed that leprosy was caused by a single species of bacterium, Mycobacterium leprae. To the surprise of the leprosy research community, in 2008, a pathologist discovered an entirely new leprosy-causing species in the liver of a deceased man from Mexico. A new full genome sequence of the organism, M. lepromatosis, shows that despite having diverged 13.9 million years ago, the two leprosy-causing species are nevertheless remarkably similar, genetically. P. Singh et al., “Insight into the evolution and origin of leprosy bacilli from the genome sequence of Mycobacterium lepromatosis,” PNAS, doi:10.1073/pnas.1421504112, 2015. Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu • Kmen Actinobacteria • Třída Actinobacteria • Řád Actinomycetales • Čeleď Nocardiaceae • Rod Nocardia • •Mírně či silně větvená vegetativní vlákna (hyfy) substrátového mycélia rostoucí na povrchu nebo pronikající do agaru, někdy tvoří i vzdušné mycélium. •Vlákna substrátového mycélia se rozpadají do tyčkovitých či kokovitých nepohyblivých částic. •Aerobní, mezofilní, chemoorganotrofní. Nokardie jsou hojné v půdě a ve vodě. •Dále byly zjištěny na rostlinách, hmyzu a i u zvířat. Některé kmeny jsou oportunně patogenní. •N. asteroides – vyskytuje se saprofyticky v půdě. U člověka a zvířat vyvolávají ohraničené infekce plic, mozku, kůže nebo oka (oslabení jedinci – děti, staří lidé, HIV). •N. brasiliensis – vyskytuje se v tropických oblastech. N. asteroides Infekce mozku – 80% mortalita Ostatní – 50% (i léčená); 6 měsíců až trvale Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu • •Kmen Actinobacteria Třída Actinobacteria • Řád Actinomycetales • Čeleď Propionibacteriaceae • Rod Propionibacterium • •Velmi pleomorfní tyčky, často kyjovitého tvaru (jeden konec zúžený a druhý zakulacený), některé buňky jsou kokoidní či se větvící (tvar písmen “V nebo Y“), ale nikdy netvoří vlákna. Jsou nepohyblivé, nesporulující, fakultativně anaerobní s variabilní aereotolerancí. Chemoorganotrofní. • •Druhy ze sýrů či jiných mléčných výrobků •P. freudenreichii – izolován z mléka, sýrů, různých potravin (CO2 v sýru) • •Druhy typické pro kůži člověka (mohou být i jinde, např. střevní trakt) • •P. acnes – kůže člověka, původce akné, klinický materiál • •P. granulosum – součást při endogenních infekcích různého typu PropLCC6 PropLCC6k [USEMAP] P. freudenreichii propionibacterium Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu •Kmen Actinobacteria Třída Actinobacteria • Řád Actinomycetales • Čeleď Streptomycetaceae • Rod Streptomyces • •Vegetativní vlákna tvoří větvené mycélium, které se jen zřídka rozpadá. Vzdušné mycélium v době zralosti tvoří řetízky ze tří i více spórami. Aerobní, chemoorganotrofní.Většinou mezofilní, některé druhy jsou psychrofilní či termofilní. Většina zástupců produkuje jedno nebo více antibiotik a jiné látky. Streptomycety jsou rozšířené v půdě (geosmin), včetně kompostu, a dále ve vodním prostředí. Většinou jsou saprofytické, pouze několik druhů je patogenních pro člověka a zvířata, jiné jsou fytopatogenní. Je popsáno téměř 400 druhů. • S. somaliensis – patogen člověka • S. scabies - fytopatogenní (brambory) •S. Coelicolor – sekvenován 2002,antibiotika • S. somaliensis Potato Scab photo collage S. scabies Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu • •Kmen Actinobacteria Třída Actinobacteria • Řád Bifidobacteriales Čeleď Bifidobacteriaceae • Rod Bifidobacterium • •Tyčky rozmanitého tvaru, obvykle mírně zakřivené a kyjovité a často ztluštělé nebo s náznaky větvení. Uspořádané jednotlivě, po dvou ve tvaru “V“, občas v řetízcích, palisádách nebo růžicích. Anaerobní, chemoorganotrofní. Nacházejí se v ústech a ve střevním traktu teplokrevných obratlovců včetně člověka, u hmyzu nebo v odpadních vodách. Druhově je to početný rod. •B. bifidum – potraviny, klinický materiál (tlusté střevo, pochva) •B. longum – nejistý patogen u člověka •B. dentium – humánní klinický materiál (zubní kaz, endokarditidy) • •Tlusté střevo, vagína, ústa, probiotikum Bifidobacterium bifidum DMF 5015 Bifidobacterium infantis LCC 94k Bifidobacterium Firmicutes - firmus - silný, cutis – skin – buněčná stěna - některé vůbec nemají buněčnou stěnu (Mollicutes – mykoplasma) nebarví se podle Grama, ale nemají druhou membránu jako ostatní G- - některé mají porézní vnější membránu – barví se G- - dnes se jim říká G+ bakterie s nízkým obsahem G+C - častá produkce endospor - patří sem i významní patogeni - patří sem i mnohé známé rody – Bacillus, Listeria, Staphylococcus, Streptococcus, Enterococcus, Clostridium Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu •Kmen Firmicutes • Třída Clostridia • Řád Clostridiales • Čeleď Clostridiaceae • Rod Clostridium •Buňky mají tvar pleomorfních tyček (rovné nebo mírně zakřivené) uspořádané po dvou nebo v krátkých řetízcích. Většinou pohyblivé peritrichálními bičíky. Většina druhů je chemoorganotrofních, některé jsou chemolitotrofní. Klostridia se běžně vyskytují v půdě, stokovém kalu, mořských sedimentech, rozkládajícím se rostlinném materiálu, živočišných a rostlinných produktech, ve střevním traktu živočichů, jícnu obratlovců, u hmyzu. •C. botulinum – produkuje 7 typů toxinů - původce botulismu. Je izolován z půdy, vody, sedimentů, potravin, střeva živočichů včetně člověka Jeho smrtelná dávka je 300 pg/kg (100g/lidstvo; biol. zbraň-rozpad na vzduchu-1 den;vrásky) •C. perfringens – produkuje řadu toxinů vyskytuje se v půdě, střevního traktu živočichů včetně člověka. Způsobuje asi 80% případů klostridiové myonekrózy (plynové gangrény- sněť). U člověka jsou infekce často polymikrobní (neléčená 100% umrtnost – 24h) •C. septicum – produkcí letálního hemolytického a nekrotizujícího alfa toxinu vyvolává smrtelné infekce člověka a zvířat •C. butyricum – izolováno z půdy, sladkovodních i mořských sedimentů, stolice člověka a zvířat. Využívá se i pro výrobu organických rozpouštědel. •C. tetani Spóra Krystal toxinu C. tetani - vstup přes poraněnou kůži - po rozvinutí infekce produkce 2 exotoxinů - tetanolysin a tetanospasmin. - geny pro produkci toxinu na plazmidu - tetanolysin – žádná známá funkce v C. tetani - tetanospazmin – neurotoxin – klinické projevy tetanu - toxin uvolňován při rozpadu bakterií (sporulace, vegetativní růst) - jedním z nejsilnějších jedů – smrtelná dávka 2,5 ng/kg (175ng/70 kg) - silnější je jen botulotoxin (C. botulinum) - a difterický toxin (Corynebacterium diphtheriae – záškrt) - Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu •Kmen Firmicutes • Třída Bacilli • Řád Bacillales • Čeleď Bacillaceae • Rod Bacillus •Buňky jsou tvaru rovných tyček uspořádaných ve dvojicích nebo v řetízcích a jsou pohyblivé peritrichálními bičíky. Aerobní nebo fakultativně anaerobní. •B. cereus rozšířený v půdě. U člověka je znám jako původce enterotoxikóz a devastujících infekcí oka. •B. mycoides – vyskytuje se hojně v půdě, kolonie mají typický rhizoidní růst. •B. thuringiensis – výskyt v půdě, produkcí toxinů je patogenní pro hmyz. Toxiny a parasporální inkluze jsou používány jako bioinsekticid. Ojediněle je nacházen klinickém materiálu (infekce savců). bcereus1 bmycoid2p B. cereus B. mycoides Spóra Parasporální inkluze B. thuringiensis ◄ ▼ ▲ Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu •Kmen Firmicutes • Třída Bacilli • Řád Bacillales • Čeleď Bacillaceae • Rod Bacillus •B. anthracis – původce antraxu (sněť slezinná, uhlák) je onemocnění rozšířené především u býložravců, u nichž je velmi těžký průběh a vysoká smrtnost. Hlavním faktorem virulence je produkce antraxového toxinu a tvorba pouzdra. •Plicní (smrtnost 100%) -10-20 tis.spor -DL, střevní (25-60%) a kožní (20%) anthrax. •Koch –kultivuje; Pasteur – 1. očkování oslabenou kulturou - kuřata •Používán je jako vhodný agens pro vedení biologické války (Japonsko v Číně; stovky tun vyrobeny v SSSR; USA) •B. licheniformis – velmi častý výskyt v půdě a kompostech. Vegetativní buňky jsou termotolerantní (růst při 56°C). Vyskytuje se i v potravinách a je původcem otrav z potravin. • B. anthracis Klíčící spóry B. anthracis Kožní léze 640_660_Neutrophil_with_anthrax Anthrax Neutrophil (žlutě), typ bílých krvinek účinkujících v zánětu, atakuje Bacillus anthracis (oranžově) Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu •Kmen Firmicutes • Třída Bacilli • Řád Bacillales • Čeleď Listeriaceae Rod Listeria • •Pravidelné krátké tyčky se zakulacenými konci, vyskytují se jednotlivě nebo v krátkých řetízcích. Jsou pohyblivé několika peritrichálními bičíky. Fakultativně anaerobní, chemoorganotrofní s fermentatorním metabolismem. V prostředí jsou velmi časté. Některé druhy jsou patogenní pro člověka a zvířata. •L. monocytogenes - β-hemolytická (produkce hemolyzinu – lysteriolyzin O), izolována ze stočního kalu, půdy, siláže, stolice zdravých zvířat i člověka. U člověka způsobuje listeriózu – u zdravých lidí příznaky podobné chřipce, ale i potraty. Nejvážnější průběh je u novorozenců – časně po porodu infekce meningů s následnou sepsí. U dospělých nejčastěji respirační onemocnění, infekce ran, močového ústrojí, někdy meningů. •L. innocua – nehemolytická, izolována z půdy, rostlin, stolice člověka i zvířat, nepatogenní. Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu •Kmen Firmicutes • Třída Bacilli • Řád Bacillales • Čeleď Staphylococcaceae • Rod Staphylococcus •Buňky sférické, vyskytující se jednotlivě, po dvou nebo v nepravidelných shlucích. Fakultativně anaerobní, chemoorganotrofní. •Nejčastěji se vyskytuje na kůži, kožních žlázách a sliznicích širokého rozmezí teplokrevných obratlovců. •Často jsou izolovány z různých potravin živočišného původu (maso, mléko, sýr) a z nejrůznějších zdrojů v prostředí, jako je půda, voda, písek a prach. •Některé druhy jsou oportunně patogenní až patogenní pro člověka i zvířata. Produkují extracelulární toxiny. •Koaguláza pozitivní, novobiocin citlivé stafylokoky: • S. aureus subsp. aureus – člověk a zvířata •Koaguláza negativní, novobiocin citlivé stafylokoky: • S. epidermidis –primárním zdrojem je lidská kůže •Koaguláza negativní, novobiocin rezistentní: • S. saprophyticus subsp. saprophyticus – nepříliš častý na kůži člověka a savců (infekce močových cest) saure6r S. aureus subsp. aureus File:Staphylococcus aureus, 50,000x, USDA, ARS, EMU.jpg Staphylococcus aureus - zlatý stafylokok - nejčastější příčina stafylokokových infekcí - sférická bakterie častá v nose , na kůži 20% populace - způsobuje mnoho nemocí počínaje impetigem, vřídky, folikulitýdy, furunkly, karbunkuly, abscesy až po životu nebezpečné pneumonie, meningitidy, osteomyelitidy, endokarditidy, septikémie - infikuje kůži, měkké tkáně, respirační trakt, klouby, poranění MRSA - "Methicillin Resistant Staphylococcus aureus" Staphylococcus aureus produces an enzyme that causes blood to clot, which may shield the bacteria from host immune cells. 640_MRSA MRSA Scanning electron micrograph of methicillin-resistant Staphylococcus aureus, or MRSA,(yellow) and a human neutrophil (red). Bacterial pathogen methicillin-resistant Staphylococcus aureus, or MRSA (pictured in red), destroys human immune cells (debris in yellow). MRSA%20neutrophil%20original Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu • Kmen Firmicutes • Třída Bacilli • Řád Lactobacillales Čeleď Lactobacillaceae • Rod Lactobacillus • •Buňky mají tvar pravidelných tyček, obvykle delší, občas také kokovité, uspořádané v palisádách nebo krátkých řetízcích. •Nesporulující. Fakultativně anaerobní, občas mikroaerofilní. •Laktobacily jsou přítomné v nejrůznějších potravinách živočišného nebo rostlinného původu v nápojích, kysaném zelí, silážích; běžně osídlují gastrointestinální trakt ptáků a savců a vaginu savců, tvoří část normální ústní flóry mnoha teplokrevných živočichů včetně člověka. Pouze vzácně jsou patogenní. •L. delbrueckii subsp. delbrueckii – fermentovaný rostlinný materiál •L. delbrueckii subsp. lactis – mléko, sýr, granulované krmivo •L. delbrueckii subsp. bulgaricus – jogurt (startér), sýr •L. acidophilus – střevní trakt člověka a zvířat, ústa a vagina Lactobacillus delbrueckii subsp L. delbrueckii subsp. delbrueckii close-up of lactobacillus Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu •Kmen Firmicutes • Třída Bacilli • Řád Lactobacillales Čeleď Leuconostocaceae • Rod Leuconostoc •Buňky sférické nebo ovoidní, uspořádány po dvou nebo v řetízcích. Fakultativně anaerobní, chemoorganotrofní. •Hojné na rostlinách a v mléčných produktech. Běžně se vyskytují i v jiných potravinách. •Obecně jsou považovány za nepatogenní pro rostliny i živočichy. • L. mesenteroides subsp. mesenteroides – fermentovaný rostlinný materiál, ojedinělý výskyt v klinickém materiálu • L. mesenteroides subsp. dextranicum – výskyt v mléce a mléčných výrobcích • L. carnosum – nejčastěji ve vakuově baleném mase skladovaném při nízké teplotě Leuconostoc mesenteroides subsp L. mesenteroides subsp. mesenteroides Leukonostok vázaný na tubulární stěnu okurky 10 μm Zobrazit obrázek v plné velikosti Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu •Kmen Firmicutes • Třída Bacilli • Řád Lactobacillales Čeleď Streptococcaceae • Rod Streptococcus • •Buňky sférické nebo ovoidní, vyskytující se ve dvojicích nebo v řetízcích, nepohyblivé. Fakultativně anaerobní. Některé druhy tvoří pouzdra. Chemoorganotrofní. •Streptokoky jsou komenzály nebo parazity obratlovců, osídlují převážně ústní dutinu a horní část respiračního traktu. •Některé druhy jsou vysoce patogenní pro člověka a zvířata. Pro průnik do plic, krevního oběhu, na meningy a do tkání využívají streptokoky invaziny. •Řada druhů se v prostředí vyskytuje jako saprofyti. •Pyogenní β-hemolytické streptokoky • S. pyogenes – u člověka vyvolává hnisavé infekce laryngu nebo kůže. Nejpatogennější druh rodu Streptococcus. • S. agalatiae - u skotu způsobují mastitidu. U člověka původci novorozeneckých meningitid a sepsí. U dospělých způsobují komplikace v šestinedělí nebo hnisavé artritidy, infekce ran atd. •Orální streptokoky (druhově nejpočetnější skupina) • S. pneumoniae – (pneumokok) hlavním původcem komunitního zánětu plic. Za virulenci je odpovědný pneumokokový povrchový adhezin A • Streptococcus pyogenes β-hemolýza 437340-gallery1-2e3yg Streptococcus pneumoniae Podle dat Státního zdravotního ústavu se loni léčilo s invazivním pneumokokovým onemocněním 424 lidí, z nich 69 zemřelo. Je to nejvíce za poslední tři roky. „Ohroženy jsou hlavně děti do pěti let, loni jich onemocnělo 28, proti předchozímu roku téměř dvojnásobek,“ sdělila ve středu novinářům Zdeňka Jágrová z pražské hygienické stanice. Podle ní k tomu přispěl pokles proočkovanosti. Například v Praze klesla u dětí pod padesát procent. Už déle než čtyři roky přitom mohou rodiče dát očkovat dítě na účet zdravotní pojišťovny. Stále ale přibývá rodičů, kteří očkování svých dětí odmítají. Kromě nejmenších dětí jsou podle ní ohroženi i senioři. Zatímco však u nich se přínos očkování podceňuje už tradičně, v případě dětí jde podle Jágrové o nový znepokojivý trend. Roste počet pacientů mezi seniory Pneumokok způsobuje záněty středouší, nosních dutin, plic či mozkových blan. U řady pacientů zanechá následky, jako jsou například neurologické poruchy a epilepsie. Podle lékařky Lenky Petroušové z Fakultní nemocnice Ostrava narůstají ve srovnání s předchozími lety počty pacientů s invazivní pneumokokovou infekcí také mezi seniory. Loni onemocnělo 180 lidí starších 65 let, z nich 40 zemřelo. Očkování je přitom již běžně dostupné i pro ně. Bakterie s buněčnou stěnou grampozitivního typu •Kmen Firmicutes • Třída Mollicutes Řád Mycoplasmatales Čeleď Mycoplasmataceae • Rod Mycoplasma • •Buňky mají velmi pleomorfní tvar od sférických buněk, mírně ovoidních nebo tvaru hrušky po štíhlá větvená vlákna jednotného průměru. •Nemají buněčnou stěnu. Jsou nepohyblivé, fakultativně anaerobní. •Kolonie mají typický vzhled smaženého „volského oka“. •Jsou parazity a patogeny širokého rozmezí savčích a ptačích hostitelů. Vyvolávají onemocnění respiračního a urogenitálního traktu. Některé druhy se vyskytují na povrchu rostlin a u hmyzu. •M. hominis – běžně na sliznicích urogenitálního traktu mužů i žen a izolována také u primátů. •M. pneumoniae – vyskytuje se v dutině ústní a v dýchacích cestách. Je původce pneumónií. Přirozeným hostitelem je člověk. •Nejmenší známý genom – 0.58Mb M. pneumoniae Kolonie M. pneumoniae Rozbité červené krvinky M. pneumoniae