Bakterie- struktury komórkowe i ich funkcje Flashcards
Budowa bakterii, struktury komórkowe:
osłony komórkowe:
otoczka/egzopolisacharyd
ściana komórkowa
błona cytoplazmatyczna
rzęski fimbrie (pili) przetrwalniki wtręty (inkluzje) cytoplazmatyczne materiał genetyczny (genofor, plazmidy) cytoplazma mezosomy (odpowiedniki mitochondriów) rybosomy 70S
Otoczki:
- bakteryjne egzopolimery
- o grubości 0,2-1,0 μm
- ściśle związane ze strukturami powierzchniowymi komórki bakteryjnej
- synteza zależna od czynników genetycznych i środowiskowych // np. obecność CO2 indukuje syntezę otoczki u Bacillus anthracis //
Szczepy otoczkowe
wytwarzają na podłożu stałym kolonie gładkie (typu S)
Szczepy bezotoczkowe
wytwarzają na podłożu stałym kolonie szorstkie (typu R)
Otoczki trudno/ łatwo barwią się konwencjonalnymi metodami barwienia
trudno
Otoczki wykrywamy stosując:
można wykryć stosując:
barwienie negatywne (tusz chiński, nigrozyna) barwienie negatywno-pozytywne (metoda Burii-Ginsa) test puchnięcia otoczek (swoiste przeciwciała)
Budowa chemiczna otoczek:
POLISACHARYDOWE:
-większość (np. Enterobacteriaceae, Streptococcus pneumoniae, Neisseria, Haemophilus) zbudowane z cukrów obojętnych aminocukrów lub kwasów uronowych:
- homopolimery cukrowe
(np. otoczka szczepu E. coli K1 zbudowana z kwasu N-acetyloneuraminowego)
-heteropolimery cukrowe
(otoczki Streptococcus pneumoniae)
PEPTYDOWE
-niektóre bakterie Gram + =>
Bacillus anthracis ->otoczka zbudowana z kwasu D-glutaminowego -> oporna na działanie enzymów!!!
Bacillus subtilitis -> otoczka zbudowana z mieszaniny izomerów D i L kwasu glutaminowego
Właściwości immunogenne otoczek:
Praktyczne zastosowanie otoczek bakteryjnych w profilaktyce chorób zakaźnych:
-indukują odporność humoralną (prod. przeciwciał)
-ze wzgl. na właściwości serologiczne otoczki wielu gatunków bakterii (np. Enterobacteriaceae)
noszą nazwę antygenu K (niem. Kapselantigene)
Różnice w budowie chemicznej otoczek są podstawą wyodrębnienia typów otoczkowych w obrębie określonego gatunku bakterii
Przykłady:
- Streptococcus pneumoniae – 85 typów otoczkowych,
- Escherichia coli – ponad 100 typów otoczkowych
Praktyczne….
SZCZEPIONKA PNEUMOVAX
23 typy serologiczne otoczek Streptococcus pneumoniae
tworzy wysokie miana przeciwciał skierowanych przeciw wielocukrom otoczkowym
utrzymujące się przez 2-3 lata
Co oprócz antygenu K mają jeszcze bakterie:
na powierzchni duże ilości śluzu, zbudowanego z polisacharydu, luźno związanego z komórką tworzy biofilm, odpowiedzialny za adherencję do tkanek i tworzyw sztucznych:
- antygen M (Escherichia coli),
- antygen Vi (Salmonella typhi),
- glikokaliks (Staphylococcus spp.),
- śluz polisacharydowy (Pseudomonas aeruginosa)
Biologiczne właściwości otoczek: x4
- ochrona komórek bakteryjnych przed niekorzystnymi czynnikami środowiska (wyschnięciem),
- wpływ na dyfuzję różnych molekuł zarówno z i do komórki (utrudniona penetracja niektórych antybiotyków do komórek okrytych otoczką),
- udział w wiązaniu niektórych kationów (Mg+2),
- udział w patogenezie
Związek między otoczką a chorobotwórczością:
1) Streptococcus pneumoniae- szczepy S chorobotwórcze, szczepy R niechorobotwórcze
2) E. coli K5, K1
3) Haemophilus influenzae b
4) Neisseria meningitidis a, b, c
Rola bakteryjnych egzopolimerów (otoczek/glikokaliksu) w procesie chorobotwórczym
A) ochrona przed fagocytozą,
B) ochrona przed przyłączeniem opsonin (przeciwciał, składników dopełniacza)
C) adhezja do:
nabłonka (kolonizacja) i powierzchni stałych (protezy ortopedyczne, zastawki naczyniowe, cewniki)
Adhezja do kom. nabłonka za pośrednictwem otoczek: JAKA/ JAKIE BAKTERIA??
Bacteroides fragilis
Adhezja za pośrednictwem glikokaliksu:
JAKA/ JAKIE BAKTERIA
Streptococcus mutans
Staphylococcus epidermidis
Ściana komórkowa bakterii zbudowana z:
peptydoglikan= mureina= mukopeptyd
Ściana komórkowa bakterii występuje:
u wszystkich bakterii
z wyjątkiem rodzajów Mycoplasma, Halobacterium, form L
Peptydoglikan:
- heteropolimer
- złożona budowa:
SZKIELET MUREINY, ŁAŃCUCH TETRAPEPTYDOWY, POPRZECZNE MOSTKI PEPTYDOWE
Szkielet mureiny:
naprzemiennie ułożone
reszty N-acetyloglukozoaminy
i kwasu N-acetylomuraminowego, połączonych
wiązaniami β-1,4 => wiązanie wrażliwe na działanie
lizozymu
Łańcuch tetrapeptydowy:
dołączony do kwasu N-acetylomuraminowego
(L-alanina, kwas D-glutaminowy, kwas
diaminopimelinowy – DAP lub
L-lizyna i D-alanina)
Poprzeczne mostki peptydowe:
łączą (sieciują) tetrapeptydy sąsiednich łańcuchów
peptydoglikanu (np. pentaglicyna u Staphylococcus aureus)
ŚCIANA U BAKTERII GRAM (+):
- Peptydoglikan [stanowi 50-90% składników ściany
komórkowej (40 warstw)] - Kwasy tejchojowe:
- rybitolowy kw. tejchojowy (kw. tejchojowy ściany),
zbudowany z fosforanu polirybitolu, związany
kowalencyjnie z peptydoglikanem,
- glicerolowy kw. tejchojowy (lipotejchojowy) –
zbudowany z fosforanu glicerolu, związany z błoną
cytoplazmatyczną - Kwasy tejchuronowe, zbudowane z reszt kwasów
cukrowych (np. kwasu D-glukuronowego) - Polisacharydy (mannoza, ramnoza, glukoza, arabinoza)
- Białka np:
białko M
u Streptococcus pyogenes- czynnik wirulencyjny
białko A
u Staphylococcus aureus
ŚCIANA U BAKTERII GRAM (-)
- Peptydoglikan – 5-20% składników ściany
komórkowej; zwykle pojedyncza warstewka mureiny
zlokalizowana w przestrzeni peri-plazmatycznej - Błona zew. ściany kom. – podwójna warstwa fosfolipidów, w której zewnętrzna warstewka
została zastąpiona lipopolisacharydem
W skład błony zewnętrznej wchodzą:
lipopolisacharyd (LPS)
białka:
porynowe (np. OmpC)– umożliwiają
swobodną dyfuzję cząsteczek przez błonę
receptorowe dla bakteriofagów (np. LamB)
nieporynowe (np. OmpA - receptor fimbrii płciowych)
enzymatyczne: proteazy, fosfolipazy, białka wiążące penicyliny – PBP
Przestrzeń periplazmatyczna – między błon wew.
(cytoplazmatyczną) a błoną zew.; zawiera liczne
białka enzymatyczne (transportowe, degradujące
(hydrolazy), syntetyzujące)
Lipoproteina (LP) – tworzy mostki między peptydoglikanem a błoną zew.
Działanie fizjopatologiczne endotoksyn G (-) bakterii jelitowych:
- indukcja II-1 (pirogenu endogennego - gorączka
- leukopenia
- hipotensja
- upośledzenie perfuzji (ukrwienie narządów)
- kwasica metaboliczna
- aktywacja dopełniacza na drodze alternatywnej poprzez uczynnienie C3
- rozsiane krzepnięcie wewnątrznaczyniowe (DIC)- endotoksyna aktywuje czynnik XII uruchamiający kaskadę krzepnięcia
- wstrząs endotoksyczny- wynik niewydolności wielonarządowej
Rzęski:
Nitkowate, cylindryczne twory, aparat ruchu
U jakich gram występują rzęski:
Występuje u bakterii Gram (+) i Gram (-)
Z ilu i jakich części zbudowane są rzęski??
zbudowane są z 3 części
- włókna,
- haczyka,
- ciałka podstawowego (bazalnego)
Rzęski- włókno:
zbudowane białka flagelliny cechującego się immunogennością (antygen H)
Rzęski- haczyk:
zbudowany z jednego rodzaju białka (immunogenność), łączy włókno z ciałkiem podstawowym
Ciałko podstawowe:
zakotwicza rzęskę w osłonach komórkowych bakterii (ścianie komórkowej i błonie cytoplazmatycznej)
typy urzęsienia
w wyniku czego kom. bakteryjne mogą tracić rzęski:
- monotrichalne – pojedyncza rzęska umieszczona biegunowo (Vibrio),
- ditrichalne – pojedyncze rzęski na obu biegunach komórki,
- lofotrichalne – pęczek rzęsek na jednym lub obu biegunach komórki (Helicobacter),
- peritrichalne – rzęski umieszczone dookoła komórki (Proteus)
Utrata rzęsek, bo:
- > mutacja
- > nieodpowiednie warunki hodowli (np. Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Yersinia pseudotuberculosis) tworzą rzęski w 22-30 st. Celsjusza nie wytwarzają w temp. 37 st. Celsjusza
Rzęski monotrichialne
pojedyncza rzęska umieszczona biegunowo (Vibrio)
Rzęski ditrichialne
pojedyncze rzęski na obu biegunach komórki
Rzęski lofotrichialne
pęczek rzęsek na jednym lub obu biegunach komórki (Helicobacter)
Rzęski peritrichialne
rzęski umieszczone dookoła komórki (Proteus)