BAKTERIJE IN ARHEJE Flashcards
KAJ SO BAKTERIJE IN ARHEJE (4)
• enocelični organizmi
• gradbeni tip celic: prokariontska celica
-> skupno ime: prokarionti
• ni taksonomska skupina
• skupno ime za organizme s prokariontsko celično organizacijo
ZGRADBA PROKARIONTSKE CELICE (7)
• celični ovoj = celična stena + kapsula • fimbrije (pritrjevanje, premikanje) • pili (za nastanek konjugacijskega mostička) • bički (premikanje) • celična membrana brez sterolov (lahko podobni lipidi; npr. hopan) • nukleoid • plazmidi • citoskelet (ni membranskih celičnih organelov)
OBLIKE PROKARIONTSKIH CELIC (8)
kok (kroglasta oblika) bacil (paličasta oblika) diplokok (par kokov) stafilokok (koki združeni v grozdasto obliko) streptokok (koki združeni v verižico) spirila spiroheta (svedraste oblike) vibrio (ukrivljena paličasta oblika)
RAZLIKE MED BAKTERIJAMI IN ARHEJAMI (4)
• lipidna sestava celične membrane • sestava celične stene arhejska ne vsebuje peptidoglikana • ribosomi arhejski bolj podobni evkariontskim • organizacija genov
BARVANJE PO GRAMU
• metoda barvanja bakterij z 2 barviloma: s kristal vijoličnim in safraninom
• obarvanje bakterijskih celic odvisno od zgradbe celične stene
delitev bakterij na
- po Gramu pozitivne
- po Gramu negativne
PO GREMU POZITIVNE
po Gramu pozitivne (= grampozitivne): modrovijoličasto obarvanje
- debel sloj peptidoglikana zadrži barvilo kristal vijolično v celični steni
PO GRAMU NEGATIVNE
• po Gramu negativne (= gramnegativne): rdeče obarvanje
-kristal vijolično se spere iz celične stene; naknadno obarvanje s safraninom (kontrastno
barvilo)
ENDOSPORE
• odporne oblike nekaterih bakterij –> sporogene bakterije (npr. rodova Bacillus in
Clostridium)
• presnovno neaktivne
• odporne proti neugodnim T, izsuševanju, strupom, sevanju, pomanjkanju hranil…
• nastanek s sporulacijo
• pomen: preživetje v neugodnih okoliščinah
• endospore niso razmnoževalna oblika
• v ugodnih okoliščinah postanejo presnovno aktivne, ponovno zmožne cepitve
(vegetativna oblika bakterije)
RAZMNOŽEVANJE PROKARIONTOV
• nespolno razmnoževanje: cepitev
(redkeje druge oblike: fragmentacija, brstenje, tvorba spor)
• ni pravega spolnega razmnoževanja
HORIZONTALNI PRENOS GENOV PRI PROKARIONTIH
Konjugacija
Transdukcija
Transformacija
Tudi med različnimi vrstami. Med drugim:
• prenos genov za odpornost proti antibiotikom,
• prenos genov, ki povečujejo virulentnost.
• npr. geni za toksine (primer: prenos gena za toksin kolere s transdukcijo med
bakterijskimi celicami vrste Vibrio cholerae)
PREHRANSKI TIPI PROKARIONTOV (OPREDELITEV NA 3)
vir E, vir e- in vir C
VIR E
- sončna energija -> fototrofi
* energija kemijskih spojin -> kemotrofi
VIR e-
- anorganske snovi -> litotrofi
* organske snovi -> organotrofi
VIR C ZA SINTEZO KOMPLEKSNIH OGLJIKOVIH SPOJIN
- anorganski (CO2) -> avtotrofi
* organski (iz hrane) -> heterotrofi
PRESNOVNE POTI (4)
vrenje (fermentacija)
celično dihanje
fotosinteza
biološka vezava (fiksacija dušika)
VRENJE ALI FERMENTACIJA
- mlečnokislinsko
- mešanokislinsko
- alkoholno
- aminokislinsko
- …
CELIČNO DIHANJE
aerobno – končni sprejemnik e - je O2; nastane H2O
• anaerobno – končni sprejemnik e- je:
• nitrat (NO3-): denitrifikacija
prek vmesnih produktov redukcija do N2: NO3- → NO - → NO → N2O → N2
• sulfat (SO₄²-); nastane H2S
• CO2 ali nekatere druge organske spojine: metanogeneza; nastane metan (CH4)
• v anoksičnih razmerah metan proizvajajo arheje
ŽIVLJENSKI PROSTORI METANOGENIH ARHEJ
smetišča
prebavila prežvekovalcev in nekaterih drugih živali (ljudje) –> emisija metana v kmetijstvu
sedimenti jezer in oceanov
poplavljena območja kot so npr. močvirja, riževa polja
FOTOSINTEZA
• cianobakterije (nekatere arheje fototrofne, a mehanizem je drug)
• od svetlobe odvisne reakcije: na uvihkih plazmaleme,
Calvinov cikel: v citosolu
• oksigena fotosinteza (stranski produkt: O2)
• donor e-: H2O
• anoksigena fotosinteza
• donor e-: npr. H2S (stranski produkt: elementarno žveplo) – npr. pri škrlatnih žveplovih
bakterijah
BIOLOŠKA VEZAVA (FIKSACIJA) DUŠIKA
• posebnost prokariontov
• redukcija N2 do NH3
• NH3 lahko vstopi v presnovne poti izgradnje organskih dušikovih spojin (npr. AK, nukleotidov…)
• Pomen v kmetijstvu!
• katalizira encim nitrogenaza; pogoj: anoksične razmere
• cianobakterije: heterociste
• bakterije v simbiozi z rastlinami (npr. bakterije Rhizobium sp.
in rastline iz družine metuljnic (Fabaceae): noduli
ŽIVLJENSKI PROSTOR (HABITAT)
• prostoživeči
• številni saprofiti (povzročajo gnitje nežive organske snovi)
• v povezavi simbiontskim/gostiteljskim organizmom (evkariontom)
• komenzali – komenzalizem (=priskledništvo)
• simbionti – mutualizem (= sožitje)
• patogeni – parazitizem (=zajedalstvo)
Razširjenost:
• oksična in anoksična okolja
Bakterije in arheje so (skoraj) ubikvitarne (= razširjene povsod).
MIKROBIOTA
mikroorganizmi (bakterije, arheje, glive, protisti), ki naseljujejo večcelične
organizme
MIKROBIOTA (POMEN)
pomembna vloga za zdravje gostitelja
- normalna mikrobiota (komenzali, simbionti)
- redkeje patogeni (lahko fakultativni patogeni)
• različna na različnih delih gostitelja:
mikrobiota kože, prebavil, sečil in spolovil…
CVETENJE VODA
• velika namnožitev cianobakterij in alg v vodnem telesu
• obarvanje vode
• lahko v vodo sproščajo strupe (toksine)
Vzrok: onesnaženje s hranljivimi snovmi (zlasti s fosfati)
(vir: kanalizacijske odplake, gnojila v kmetijstvu…)
• povečana vsebnost hranil v vodi → namnožitev cianobakterij, alg → odmiranje in
razpadanje cianobakterij, alg (porablja se O2) → zmanjšana vsebnost O2
v vodi (slabo
za druge vodne organizme; pogini vodnih nevretenčarjev in rib)
evtrofikacija
EKSTREMOFILNI ORGANIZMI
hipertermofili • optimalne za rast so visoke T (nad 60 °C) • pogoj: tekoča voda • uporabnost v znanosti in industriji (npr. Taq-polimeraza) hiperhalofili • optimalne so visoke koncentracije soli Ekstremofilnost še posebej značilna za arheje.
PATOGEN
bakterija, ki povzroča bolezen
• fakultativni patogen (ni nujno povzročitelj bolezni [le v določenih okoliščinah])
PATOGENOST
sposobnost bakterije, da pri gostitelju povzroči bolezen
VIRULENCA
stopnja patogenosti posameznega seva znotraj določene mikrobne vrste (obseg in
resnost bolezenskih znakov, ki jih bakterija povzroča pri gostitelju)
INFEKCIJA
(= okužba) = vdor patogenih organizmov v gostitelja, kjer se razmnožujejo in lahko
povzročijo bolezen
• oportunistična okužba = okužba, ki jo običajno neškodljivi mikroorganizmi povzročijo pri imunsko
oslabljenem gostitelju
INKUBACIJSKA DOBA
čas od okužbe do izbruha bolezni
SIMPTOM
¸bolezenski znak
SINDROM
skupek simptomov pri neki bolezni
ROD STREPTOCOCCUS
• vrste, ki povzročajo vnetje žrela, šklatinko →
gnojne angine, pljučnico, vnetje ušes,
vnetje možganskih ovojnic (meninigitis),
zobno gnilobo…
BORRELIA BURGORFERI
- povzroča Lymsko boreliozo
- endemična bolezen v SLO
- prenašalci: klopi
POGOSTI POVZROČITELJI BAKTERIJSKIH ZASTRUPITEV S HRANO (4)
• Salmonella spp. → salmoneloza
• Listeria spp. → listerioza
• Escherichia coli (nekateri sevi patogeni; npr. črevesne okužbe)
• Clostridium botulinum (povzroča botulizem)
botulinum-toksin
POGOSTI POVZROČITELJI BAKTERIJSKIH OKUŽB, POVEZANIH S KONTAMINIRANO VODO (2)
• Vibrio cholerae (povzroča kolero) driska, bruhanje; nevarnost dehidracije • Legionella spp. okužba z vdihavanjem aerosola simptomi podobni gripi, lahko pojav pljučnice
CLOSTRIDIUM TETANI
- tetanus-toksin
- povzroča tetanus
- endospore v prsti, iztrebkih…
FIZIKALNE METODE OMEJEVANJA RASTI IN UNIČEVANJA PROKARIONTOV
UV-sevanje
toplota
visok tlak
PASTERIZACIJA
STERILIZACIJA
postopek, s katerim uničimo vse
mikroorganizme (vključno z endosporami)
AVTOKLAVIRANJE
vrsta sterilizacije
sterilizacija z vročo paro pod tlakom
KEMIČNI DEJAVNIKI OMEJEVANJA RASTI IN UNIČEVANJA PROKARIONTOV
antibiotiki
razkužila, antiseptiki, bakteriostatiki, baktericidi
RAZKUŽILO
(= dezinfekcijsko sredstvo) = kemična snov, ki je namenjena uničevanju
mikroorganizmov (za dezinfekcijo površin, predmetov)
ANTISEPTIK
(snov, ki uničuje patogene mikroorganizme ali preprečujejo njihovo
razmnoževanje) (za dezinfekcijo kože, sluznic)
BAKTERIOSTATIK
(snov, ki zavira razmnoževanje bakterij)
BAKTERICID
(snov, ki uničuje bakterije)
ANTIBIOTIK
kemijske spojine, ki zavirajo rast/uničijo bakterije
Alexander Fleming odkril prvi naravni antibiotik (1928): penicilin
Vir: gliva Penicillium notatum
ANTIBIOGRAM
metoda za določitev občutljivosti določenega mikrobnega seva za
antibiotike
INHIBICIJSKA CONA
področje gojišča za antibiogram, na katerem
so zaradi delovanja antibiotika bakterije zavrte v rasti
ODPORNOST REZISTENCA PROTI ANTIBIOTIKOM
multirezistentne bakterije
PREVENTIVA
CEPLJENJE
CEPLJENJE
(= vakcinacija): vnos cepiva v telo
CEPIVO
suspenzija živih oslabljenih ali mrtvih mikroorganizmov/virusov,
njihovih produktov* ali delov (proteinov, DNA ali RNA…), ki je v uporabi za povzročitev
odpornosti organizma proti nekaterim nalezljivim boleznim
*npr. toksoidi (bakterijski toksini, kemično/toplotno obdelani, da so neškodljivi, še vedno pa povzročijo
imunski odziv)
CEPIVA PROTI BAKTERIJSKIM OKUŽBAM
• npr. cepljenje otrok proti tetanusu, davici, oslovskemu kašlju, pnevmokoknim okužbam
UPORABNOST PROKARIONTOV V BIOTEHNOLOGIJI (6)
uporabnost v farmaciji in medicini
uporabnost v poljedeljstvu
uporabnost za proizvodnjo biogoriva
uporabnost v živilstvu
Uporabnost za čiščenje odpadnih voda, predelavo organskih odpadkov,
bioremediacijo
Ekstremofilni mikroorganizmi kot vir obstojnih encimov
UPORABNOST V MEDICINI IN FARMACIJI
proizvodnja farmacevtskih učinkovin • npr. GS E. coli farmacevtske učinkovine bakterijskega izvora: • antibiotiki (npr. streptomicin) • imunosupresivi • učinkovine za zdravljenje raka
UPORABNOST V POLJEDELJSTVU
Bacillus thuringiensis: Bt-endotoksin
• selektivno insekticidno delovanje
• vnos gena za Bt-endotoksin v koruzo (odpornost proti določenim insektom)
UPORABNOST ZA PROIZVODNJO BIOGORIVA
- npr. bioetanol in biodizel
* poleg bakterij: vloga gliv (npr. Saccharomyces cerevisiae)
UPORABNOST V ŽIVILSTVU
jogurt
sir
skuta
UPORABNOST ZA ČIŠČENJE ODPADNIH VODA, PREDELAVO ORGANSKIH ODPADKOV IN BIOREMEDIACIJO
bioremediacija = uporaba živih organizmov (npr. mikroorganizmov in rastlin) za
odstranjevanje onesnaževal iz okolja
EKSTREMOFILNI MIKROORGANIZMI KOT VIR OBSTOJNIH ENCIMOV
npr. Taq polimeraza iz termofilne vrste bakterije Thermus aquaticus (uporaba za PCR)
KROŽENJE ELEMENTOV V NARAVI
kroženje C
kroženje N
kroženje S
kroženje fosforja v naravi
KROŽENJE C
• CO2 iz atmosfere vežejo fotosintezni organizmi (proizvajalci) → izgradnja organskih
molekul
• potrošniki razgrajujejo organske molekule (vračanje CO2 v ozračje)
(+ sproščanje CO2 v ozračje pri izgorevanju fosilnih goriv in gozdnih požarih)
KROŽENJE N
• bakterijska fiksacija N2
iz ozračja (nastane NH3)
• nitrifikacija (oksidacija NH3 prek NO2- do NO3-)
• denitrifikacija
KROŽENJE S
- pomembni viri: voda, tla, kamnine (za večino organizmov nedostopne oblike)
- biološko dostopno S: SO4 2-
- sestavni del nekaterih AK in vitaminov
KROŽENJE P
slika (ne rabiš znat)
EKOSISTEMSKE VLOGE PROKARIONTOV
- pomembni za pretok energije v ekosistemih
- sodelujejo pri kroženju snovi v ekosistemih
- simbionti v evkariontskih organizmih
- pomen v znanosti in tehnologiji
