Bakteriologi Flashcards
Vad är infektionsbiologi och vad infattar den?
Infektionsbiologi: kunskap om smittsamma sjukdomar och metoder för att kontrollera dem.
Innefattar:
- Mikrobiologi:
Virologi(virus)
Bakteriologi(bakterier)
Svampar, parasiter, osv
- Immunologi: immunförsvaret och dess reaktion på smittämnen samt när immunförsvaret inte fungerar som det ska
Bakteriens storlek
- 1 till 10 mikrometer lång är en bakterie lång.
- Virus är runt 100 till 1 000 gånger mindre än bakterier
Vilken är störst? Antikropp, bakteriofag, E.coli eller makrofag? Hur stor är skillnaderna?
- Makrofagerna
- E.coli
- Sedan bakteriofagerna (ett virus).
- Sist antikropparna som är minst.
Vilka är biologins tre domäner?
•Bakterier
•Arkéer
•Eukaryoter
- Men Eukaryoter har förmodligen sin ursprung i en fusion, varvid en arké tog upp en bakterie
Därför har vi egentligen endast två domäner: - Arkéer och eukaryoter
- Bakterier
Mikrobiologi
- Är läran av mikroorganismer eller mikrober, organismer som man kan inte se med blötta ögon
Hur stor andel av allt liv är mikrober?
15% av all biomassa är mikroorganismer.
Aseptiskt arbete
- Aseptiskt innebär utan kontaminering
- Där all utrustning och reagens skall vara sterila
- Arbetsmetoder skall minimera risken för kontamination av mikroorganismer
- Gäller:
Vid laborationer
Inom vård
Farmaceutiska tillverkning
Laminar Airflow (LAF) bänk
- Kallas även för sterilbänk
- Dess uppgift är att ha en så liten kontamination som möjligt av till exempel bakterier, virus, svampar och partiklar.
- Grundprincipen är att luft filtreras genom ett filter som förhindrar att innehållet i bänken kontamineras.
- Luftströmmen är riktad bort från arbetsområdet.
- Bänken måste vara tätt sammanfogad så att inga möjligheter finns för främmande partiklar att komma in.
Sterilisering
- En åtgärd varvid ett föremål befrias helt från mikroorganismer
Desinfektion
- Behandling av lokaler, materiel eller personer med fysikaliska eller kemiska medel så att risken för överföring av smitta elimineras
Användningsområden:
• Livsmedel
– Hindra spridning av smitta, matförgiftning och för smak och kvalitet på livsmedel.
• Mikrobiologiskt laboratoriearbete
– Undvika kontaminering och falska resultat
• Läkemedelstillverkning
• Medicinska instrument och redskap
– Hindra infektioner
– Särskilt viktig för parenterala tillförsel (där man sätter redskap inne i kroppen, genom huden)
Antiseptiska medel
- Används vid desinfektion av sår eller hud
Bakteriostatisk ämne/behandling
- Förhindrar tillväxt av bakterier
Bakteriocid ämne/behandling
- Som aktivt dödar bakterier.
Vilka avvägningar finns det vid sterilisering / desinfektion?
• Krav på sterilitet
- Högnivå för invasiva ingrepp (Då man sätter något under vårt hud).
- Mellannivå där sporer inte finns
- Låg nivå för icke-kritiska föremål som inte kommer i kontakt med slemhinnor eller sterila vävnader
• Påverkan på produkt
• Påverkan på människan
• Påverkan på miljön
På vilka tre olika sätt sker steriliseringen med?
• Fysisk sterilisering:
- Autoklavering
- Sterilfiltrering
- Strålning med UV-ljus
- Joniserande strålning
• Gas:
- Etylenoxid
- Väteperoxid
- Plasma (gas)
• Kemiska medel
- Perättiksyra
- Glutaraldehyd
På vilka tre olika sätt sker desinfektionen med?
• Värme
- Fuktig värme
• Vätska
- Glutaraldehyd
- Väteperoxid
- Klorin
- Alkohol
- Fenolföreningar
- Jodofor
- Kvaternära ammoniumföreningar
Autoklavering
- Ett sätt att desinficera.
- En autoklav (Maskinen) använder sig av mattad ånga under högtryck.
• Vanligaste användningar
– 120°C i 15 minuter
– 130°C i 3 minuter
Joniserande strålning
- Ett sätt att desinficera.
- Används mest för medicinsk utrustning
- Mer och mer också för näringsprodukter
- Effektiv men dyr och (eventuellt) farligt
Etylenoxid
- Reagerar med aminogrupper
- Påverkar proteiner och nukleinsyror
Fördelar:
- Låg kokpunkt 10,7°C
- Kan blandas i vätskor vid låg temperatur – förångas vid rumstemperatur
- Vanligaste användning som gas vid 40-50°C
- Fungerar för känslig utrustning (elektrisk, t.ex.)
Nackdelar:
- Lång körning tid
- Giftig och mycket brandfarlig
Glutaraldehyd
- Används som lösning (2%)
- Liksom andra aldehyder reagerar glutaraldehyd med
1. Aminer (-NH2, t.ex. lysine)
2. tioler (-SH, cystein) - Tvärbinder proteiner (-S-S-)
- Används även för att inaktivera toxiner till toxoider, som används för vaccinering mot t.ex. difteritoxin
På vilka sätt kan man genomföra mätning av mikroorganismer?
- Mikroskopi
- Kemiska/fysikaliska metoder
1. Vägning
2. Turbidimetri/nefelometri
3. Flödescytometer - Levande celltal (odling)
Hur genomförs mätningen av mikroorganismer mha mikroskopi?
- Detta sker med hjälp av räknekammare.
- Där man räknar antal celler i en känd volym
- Vilket ger koncentration
Hur genomförs mätningen av mikroorganismer mha turbidimetri /nefelometri?
- Mäter optisk densitet resp. ljusspridning.
- Jämför med en standardkurva.
- Man låter ljus passera in i ett bakterie prov.
- Turbidimetri: Mäta ljuset som INTE sprids av bakterier.
- Nefelometri: Mäta ljuset som SPRIDS av bakterier.
Hur genomförs mätningen av mikroorganismer mha flödescytometer?
- Genom att räknar individuella celler
- Celler måste färgas först (t.ex. DNA markör)
- Celler fångas i mikrodroppar
- En mer advancerad flödescytometri kallas FACS.
Hur genomförs mätningen av mikroorganismer mha celltal?
- Mäter bara vad man odlar.
- ”Colony-forming units” (cfu) är den kolonibildande enheten man använder sig av.
- Varje cfu härstammar från en enda bakterie i lösningen
Hur kan man dela odlingsmedier enligt dess sammansättning?
- Odlingsmedier kan delas in enligt dess sammansättning:
Komplexa (ofta ”rika”): Har mycket odlingsmedium och element.
Semisyntetiska: En del av reproducerbart, en del inte.
Syntetiska: bättre för reproducibilitet.
Hur kan man dela odlingsmedier enligt dess ändamål?
- Allmänna odlingsmedier: tillåter växt av många olika bakterier.
- Selektiva odlingsmedier: anpassade för odling av en specifik bakterieart. Selektiva odlingsmedier innehåller oftast näringsämnen som gynnar förökningen av en enda baktierart kombinerat med ämnen som hämmar tillväxten av andra bakterier.
- T.ex: YM agar (Yeast and mold agar): jäst- och maltextrakt => låg pH —> Bara organismer som tål låg pH kan växa
- Differentierade (När man vill särskilja/differentiera bakterier) odlingsmedier: tillåter växt av flertal bakterier men tillsats av t.ex. pH-indikator gör att man lätt kan särskilja de olika arterna bara av att titta på koloniutseendet.
Vilka näringskrav har en bakterie?
För att kunna odla bakterier behövs kunskap om krav på näringstillgång och andra miljöfaktorer. Bakterier lever olika bra i olika medier:
- Energikälla (E): Beroende på energikällan kallas en organism:
Fototrof: Den får energi av solljus
Organotrof: Den oxiderar organiska ämnen; ämnen som innehåller kol och kväve
(kolhydrater)
Litotrof: Den oxiderar oorganiska ämnen
- Kolkälla (C): Beroende på vilken kolkälla en organism används kallas den:
Heterotrof: den använder organiska kolföreningar
Autotrof: den använder oorganiska kolföreningar - Kvävekälla (N2)
Oorganiskt salt (ammoniumjon, nitratjon)
Organisk förening (som innehåller kväve, aminosyra, nukleinsyra ex) - Fosforkälla (fosfatjoner och organisk förening, exempelvis nukleinsyra).
- Svavelkälla (sulfatjoner och organisk förening, exempelvis aminosyra),
- ”Spårämnen” (oorganiska joner som magnesiumjoner, kalciumjoner osv).
- Tillväxtfaktorer* (aminosyror, vitaminer osv).
Vilka miljökrav påverkar bakteriers tillväxt?
- Temperatur
Psykrofila (växer vid låg temperatur)
Mesofila (växer bäst vid 30-40°)
Termofila (växer vid hög temperatur, >50°)
Extremt termofila (kan växa vid temperaturer nära kokpunkten) - Syre
Obligat anaeroba - tål ej syre
Fakultativt anaeroba - oberoende av syre
Obligat aeroba - kräver syre
Mikroaerofila - kräver låg syrehalt - pH
Acidofiler (pH < 3)
Alkalifiler (pH 9-11) - Salt
Halofiler: De som trivs i 0.3-5M NaCl; havsvatten är 0.6M. - Osmotisk tryck
Bakteriers uppbyggnad
- Bakterier saknar de membran-omslutna organellersom som finns i djur och växtceller.
- Ingen cellkärna
- Inga mitokondrier eller kloroplaster
- Inget ER/Golgi
- DNA ”fritt” i cytoplasman
- Har oftast cellvägg
- Utskott för att binda till ytor
- Kan ha kapsel/flagell
Bakteriens cellstrukturer
- Nukleoid: DNA, proteiner, bakteriens kromosom samt ev. plasmider (Genetisk information)
- Cytoplasma: Säte för metabolism, proteinsyntes mm
- Cellmembran: Proteiner och lipider, kemisk barriär mot omgivning, transportfunktioner
- Cellvägg: Peptidoglukan, ger cellen dess form
- Cellbihang
Pili - kontaktorgan
Flageller - rörelseorgan
Kapsel - skyddsfunktion
Vilka är huvudskillnaderna mellan bakteriella och eukaryota celler?
- Förökning hos eukaryoter sker sexuellt medan bakterier förökas endast asexuellt med rekombination.
Vilka fördelar finns med faktummet att bakterier är små?
- Liten volym och kort avstånd till DNAt ger möjlighet till snabbt upptag av näring och syre och transport i cellen
- Viktigt för snabb tillväxt och snabba metabola omställningar
- Vid överskott av näring: Det enda som sätter gränsen för celldelnings-hastigheten är hur fort DNA kan kopieras
Vilka egenskaper har man använt för att klassificera bakterier?
Följande egenskaper kan användas för klassificering av bakterier.
- Morfologi: Är det stavar/kocker och vilket delningssätt har de.
- Infärgning: Är de grampositiva eller gramnegativa
- Metabolism: Jäser den specifika bakterien socker?
Innehåller den specifika enzymer? Då kan man använda sig av katalastest eller oxidastest
Vad är dess syrekrav?
Idag använder vi däremot genomik eller DNA sekvens där man kollar på hela sekvensen för att identifiera bakterien.
Bakteriekromosomen
- Bakteriekromosomen (0,1-12 Mbp) kan variera mycket i storlek även inom samma “art”
- DNA ligger ”fritt” i cytoplasman.
- Generna ligger packade tätt utan mycket extra sekvenser.
- Operon = flera gener ligger direkt efter varandra och uttrycks från samma promotor i samma transkript. Viktigt för snabb tillväxt, inget resursslöseri.
Plasmider
- Extrakromosomalt DNA
- Finns hos de flesta bakterier.
- Förekommer vanligast i form av dubbelsträngad cirkulär DNA-molekyl.
- Är viktig för replikation och uttryck av proteiner.
- Själviska element
Skillnad mellan eukaryota och prokaryota gällande genorganisation?
Eukaryoter (Människor)
- 1 mRNA = 1 protein
- Uppstår post-trankriptionella modifikationer
Prokaryoter (Bakterier)
- 1 mRNA = flera proteiner
- Inga post-transkriptionella modifikationer uppstår
Hur uppstår translation och transkription hos prokaryoter?
- Transkription och translation sker samtidigt. Vilket ger mycket kort responstid från signal utifrån till färdig genprodukt. Detta är viktigt för att klara snabba förändringar i miljön.
Skillnad mellan prokaryoter och eukaryoter gällande protiensyntes?
- Eukaryoter: Signal -> in i kärnan -> transkription -> pre-mRNA -> splitsning/capping/processning -> aktiv mRNA —> transport ur kärnan -> ER -> translation -> transport av proteinet.
- Prokaryoter: Signal -> transkription/translation -> färdigt protein.
Vad har bakteriens cellvägg för funktioner?
- Ger relativt rigid struktur som ger cellen dess form
- Skyddar cellen från att spricka vid osmotisk stress
Vad består bakteriens cellvägg av?
- Består av peptidoglykan (PG): repeterade byggstenar av
n-acetylglukosamin (NAG)
&
n acetylmuraminsyra (NAM) ihopkopplade via peptidbryggor - Peptid sammansättning och tjocklek varierar mellan olika bakteriegrupper
Hur kan vi mha cellens tjocklek bestämma bakterieart?
- Detta görs med gramfärgning
- Där man kan bestämma om bakterien är grampostitiv eller gramnegativ.
- Detta sker med olika två “Färger”:
Crystal violet: Som fastnar i cellväggen, med hjälp av iodin. När man sköljer med alkohol
kan man konstatera att vissa bakterier tappar färg.
Därefter tillsätter man Safranin: binder till ALLA cellmembran.
Grampositiva: Crystal violet
Gramnegativa: Safranin
Skillnad mellan gramnegativa/grampositiva cellväggar?
Gramnegativ
- Mest stavar (T.ex E. coli)
- Några kocker (Neisseria, Moraxella)
- Tunt peptidoglykan (2nm)
- Utgör 20% av cellens vikt
- Har två membran (inre cytoplasmamembran och yttre membran).
- Har ett periplasmatiskt utrymme; Ett utrymme mellan de två membran.
Grampositiv
- Mest kocker
- Några stavar
- Tjockt peptidoglykan (10-100nm) (Därför stannar Crystal violet och alkohol hinner inte skölja)
- Utgör 90% av cellens vikt
- Lipoteichesyra finns på cellens yta för att hålla ihop cellens struktur.
- Teikoinsyra stabiliserar den tjocka grampositiva cellväggen.
Beskriv den kemisk sammansättning av cellväggen
- Bakteriers cellvägg innehåller alltid murein (=peptidoglykan)
- Murein är specifikt för just bakterier
- Pepdidoglykan är uppbyggt av 2st aminosocker:
N-acetyl-glukosamin = NAG (G)
N-acetyl-muraminsyra = NAM (M) - NAM = NAG + Sidokedja av aminosyror
- NAM-NAG-NAM-NAG-: Binds med glykosidbindning
- NAM—NAM: Bind med peptidbindning (peptipbrygga), korsbindning
- Man kan omvandla en NAG-molekyl till en NAM-molekyl genom att bygga upp sidokedja av aminosyror, denna process sker i cytoplasman.
- Därefter flippas denna sidokedja utanför cytoplasman.
- Detta skapar pepdidoglykan.
Hur kan olika antibiotika hämma cellväggsyntes?
- Cykloserin: Hämmar de första två aminosyror.
- Bacitracin: Förhindrar flippningen.
- Pencillin: Hämmar korsbindningen.
- Lysozym: Bryter glykosidbindningen.
Vilka egenskaper har gramnegativa bakteriers yttre membran?
- Skyddar cellen från farliga substanser (antibiotika, lysozym) genom minskad permeabilitet.
- Tar upp vissa små hydrofila ämne genom poriner
- Innehåller lipopolysackarid (LPS; endotoxin) som är giftigt för djur och ger antigenvariation.
Vad har Lipopolysackarid (LPS) för uppgift hos de gramnegativa bakterier?
- De ger struktur vilket stabiliserar bakteriecellen
- Skyddar mot kemiska/enzymatiska attacker på cellmembranet
- Hydrofil => minskad permeabilitet till hydrofoba ämnen.
Dess beståndsdelar:
- O-antigenet: Den mest variabla delen.
- Repetitiva polysackaridkedjor (Skapar antigen variation, svårt att kännas av immunförsvaret)
- Lipid A är den delen som förankrar LPS i yttremembranet. Det är O-antigenet som är den yttersta delen.
- LPS är mycket giftigt för människor: binder till Toll-like receptors (TLR) och inducerar mycket starkt immunsvar med kraftig frisättning av cytokiner.
- 1 μg/kg inducerar septisk chock i människor. Möss är 1000x mer toleranta.
- Pyrogen – ger feber
Depyrogenering
- Innebär att ta bort ämnen som orskar febeer
- ”Guldstandard” för kontroll är LAL, Limnulus Amebocyte Lysate
Depyrogenering
- Innebär att ta bort ämnen som orskar febeer
- ”Guldstandard” för kontroll är LAL, Limnulus Amebocyte Lysate
- I blodet från dolksvansar ingår amebocyter, celler som innehåller granuler som koagulerar när de kommer i kontakt med bakterier.
Vad har cytoplasmamembranet för funktioner för bakterien?
- Energiutvinning, membranpotential
- Transport in/ut ur cellen
- Vattenlösliga ämnen/joner kan inte ta sig över
- Motilitet, flagellrotation
Pili
- Är längre strukturer som bakterier använder för kontakt med andra bakterier eller ytor.
- Används i konjugation: Envägs överföring av genetiskt material mellan Givare och Mottagare genom direkt kontakt mellan celler via F-pilus.
- Vanligaste mekanismen för överföring av plasmider.
Fimbrier
- “Hårlika” utskott (kortare än pili) som används för specifik eller generell adhesion (Kontakt) till ytor, celler eller specifik vävnad.
- Viktig virulensfaktor. Ofta ett av de första stegen vid infektion.
- Ger bakterien möjlighet att hålla sig kvar eller ta sig in i vävnad/celler.
- Potentiella mål för framtida ”anti-virulens” terapi.
- Känns igen av olika TLR.
Flagell
- “Organ” för bakteriell mobilitet
- Celler kan ha en eller flera flagell typer:
Monotrick flagell: en på ena ända
Amfitricka flageller: en på varje ända
Lofotricka flageller: flera på ena ända
Peritricka flageller: flera, överallt (E. coli) - De flesta stavar har en flagell
- De flesta kocker är icke-motila (ingen aktiv mobilitet)
- Bakterien kan “styra” i riktning mot eller ifrån kemiska stimuli:
”Simmar” rakt när alla flageller snurrar åt samma håll
Går mot ett håll när minst en flagell snurrar åt annat håll
Frekvens av tumlandet ökar om bakterien går åt ”fel” håll, minskar om bakterien
går åt rätt håll - Drivs av proton motive force + ATP
- Upp till 50 gener krävs för flagell
•Flagellproteiner känns igen av immunförsvaret
Kapsel
- Består av polysackarider (i vissa fall polypeptider) som utsöndras utanför cellen.
- Kapselproduktion regleras beroende av miljön.
- Viktig för att undvika immunförsvaret.
Vad menas med äkta kapsel?
- Är en typ av kapsel
- Ligger som diskreta lager och omger en cell eller en grupp celler och syns ofta i mikroskop eller på platta.
Kapselns funktioner
- Skydd mot fagocytos av immunceller
- Bindning till ytor (Orala streptococker producerar kapsel för att binda till tandytor och tandkött)
- Skydd mot uttorkning
- Näringsreserv (Streptococcus salivarius lagrar överskott av socker)
- Biofilm bildning
Endosporer
- Är inte en reproduktionsmekanism
- Är en överlevnadsstrategi när miljöförhållandena är för dåliga.
- En vegetativ cell (Vanlig cell) omvandlas till enspor.
- Hela processen tar ungefär sex timmar.
- Utgör risk för antibiotika.
- Till slut frisätts den mogna sporen från modercellen.
Sporulering
- Processen påbörjas när ett visst näringsämne kommer att försvinna/reduceras.
- I det andra steget kommer en duplikation (fördubbling) av kromosomet, en kopia av DNA:t och det cytoplasmiska innehållet att ske. Peptidoglykan eller bakteriecellens membran kommer att börja bilda ett septum, eller skiljevägg inom bakteriens cell.
- Efter att septumet bildats kommer det att bildas två cellmembran som omsluter DNA:t.
- En cortex kommer att ha bildats som har en ett membran av peptidoglykan och DNA i sig.
- Denna kommer sedan att lämna cellen och omges av ett hårt keratinliknande täcke/skal kallat endosporhölje.
Vad får endosporer sin “kraft” ifrån?
- Ett element som heter dipikolinsyra
- Ersätter vatten som binder till DNA-molekylen i den utväxande sporen. Detta bidrar till sporens resistens mot värme
Vilka egenskaper kännetecknar endosporer?
- Vilande celler: Visar inga tecken på liv framför allt pga brist på vatten i sporen.
- Flera unika ytlager som inte återfinns i den vegetativa cellen: exosporium, spore coat, cortex, och core wall
- Mycket motståndskraftiga mot värme (kokning), syror, baser, färgämnen (infärgas inte) strålning, desinficering, antibiotika, etc.
- Reaktivering sker när näringsämnen åter finns i miljön. Aktivering tar ≈ 1h, därefter återbildas en vegetativ cell.
Vad består metabolism av?
- Katabolism: bryter energikällor i mindre molekyler, som sedan oxideras för att få energi
- Anabolism: bygger komplexa molekyler från mindre enheter
Katabolism
- Oxidation av organiska föreningar är en del av katabolism
- Delas in i två viktiga processer:
Fermentation: utan syre. Sker i cytoplasma.
Respiration: med en elektronmottagare som kan vara syre. Sker vid plasmamembran.
Hur uppstår respiration hos bakterier?
- Metabolism av glukos leder till e- bildning.
- e- transporteras sedan med NADH till membranen
- Elektrontransportkedja använder en elektron för att flytta flera protoner till utsidan av membranet.
- Membranpotentialen kan användas för att
Göra ATP genom ATPas.
Aktivera flagell
Transportera
Hur reglerar man proteinsyntesen?
- Proteiner som deltar i grundläggande metaboliska funktioner bildas (Konstitutivt).
- Vilket innebär att de bildas oberoende av yttre förhållanden. (Gener alltid på).
- T.ex: Housekeepinggener och Regleringsgener
- Induktion: Innebär att gener påslagna när behövs.
- T.ex: Strukturella gener och Metaboliska (kataboliska) gener
- Repression: Gener avslagna när behövs.
- T.ex: Strukturella gener och Metaboliska (anaboliska) gener
Regulon
- Ett antal gen som regleras samtidigt oberoende av var de är på kromosomen.
Operon
- Är ett speciell fall av regulon
- Samordnat uttryck av närliggande gener
- Här kommer Sigma att binda.
- Har en En Enda promotor-sekvens
- En mRNA => flera proteiner:
- Har en kontrollregion
Reglering av lac operon
Induktion:
- Vid låg glukos halt, producerar bakterien cAMP (Låg energi)
- cAMP binder till proteinet CAP.
- cAMP + CAP kan binda till RNA-polymeras som kan binda till en promotor.
- När det inte finns glukos, då induceras produktion av lac. operon.
Repression
- Vid låg laktos halt repressorn Lac I binder till operatorn => ingen transkription
- När laktos finns, den binder LacI => släpps från operatorn => trankription kan utföras
- MEN det blir lite transkription om inte CAP+cAMP binder promotern
Bakteriers cellcykel
- Replikation av kromosom hos E. coli tar 40 min. Processen symboliseras med (C)
- Tid från avslutad replikation till celldelning (D) tar 20 min
- C+D = 60 min.
- Men man vet att en E.coli kan växa inom 20 min. (Detta sker genom att integrera de två delar).
Hur kan E.coli:s cellcykel ske under 20 min?
Genom:
- Starta flera replikations omgångar samtidigt
- Koppla replikation med celldelning
- Dela replicerandekromosomer
- Den ENDA begränsande faktor blir celldelningen.
Beskriv bakteriens tillväxtkurva 4 faser.
- Lag-fas: anpassning till ny miljö. Ingen förökning av antal bakterier.
- Exponentiella fasen: Balanserad tillväxt.
- Stationära fasen: Balans mellan tillväxt/död.
- Deklinationsfasen: Fler celler dör.
Tillväxtparametrar:
τ: tid mellan celldelningar, generationstid
μ: antal celldelningar/timme, tillväxthastighet
- Beroende av t.ex. näringstillgång, temperatur
- Antal bakterier i en kultur mäts under exponentiell tillväxtfas
Viktiga skillnader mellan bakterier i exponentiell fas och stationär fas
- Flesta bakterier ägnar tid i den stationära fasen.
- Under stationära fasen kommer fenotypiska förändringar att uppstå:
Innermembran ändrar fettsyre sammansättning (Fler fleromättade fetter bildas).
Minskad cellstorlek
DNA-replikation upphör
rRNA bryts ner
Hur är den stationära fasen reglerad?
- Är reglerad genetiskt genom:
Induktion av sigma-S
Sigma regleras av cAMP och (ppGpp - Stress signal)
Leder till metabolism-förändringar
Senare ökar mutationsfrekvensen
Genotypiska förändringar leder till anpassning till långsam tillväxt.
Bildning av biofilm
- Man tror att många bakterier lever i en biofilm.
- En biofilm: När en kultur av bakterier lever / växer tillsammans och omfamnas av kapsel, polysackarider.
- Kapsel polysackarider är en viktig del av bakteriella biofilmer
- Det börjar med att en bakterie binder sig på en viss yta.
- Efter ett tag blir bakterien permanent-bunden.
- De bygger sedan en mikrokoloni
- Koloni växer och det bildas biofilm
- Efter att bakterierna bildat biofilm är de skyddade mot antibiotika, detergenter, desinfektionsmedel, antikroppar, vita blodkroppar mm.
- Biofilm finns överallt, men de bör EJ finnas i biomedicinska produkter / implantat, då de är svåra att hålla koll på.
- Pili och fimbrier bidrar till biofilmbildning
- Biofilm är ett stort problem på medicinska implantat!
Quorum-sensing
- Reglerar biofilm bildandet.
- QS = ”täthetskänsla”
- QS orsakar ändringar i ”beteende”: t.ex.
Virulens : Infektera (Medföra sjukdom).
Biofilmblidande
Motilitet (Rörelse) - Homoserinlakton (HSL): Ett exempel på signal-molekyler som utsöndras av bakterier och upptäcks av andra bakterier i omgivningen.
- Även peptider kan fungera som signalsubstanser.
- Hög cell-densitet (Många bakterier) —> HSL binder till LuxR —> LuxR + HSL binder till en promotor —>
QS och virulens
- Många virulenta bakterier reglerar sina gener genom QS.
- I bakterier finns det inaktiva receptorer kallade lasR och lhlR.
- När de väl stimulerats och ett signal-receptorkomplex bildats känner bakterie-DNA detta och avger virulensfaktorer som är farliga i klinisk miljö.
- Därför kan man lura bakterier genom att inhibera dessa receptorer och hindra virulensfaktorer från att frisättas.
QS och swarming
- Swarming regleras av QS.
- Med hjälp av swarming kan det uppstå en bakteriell gruppmobilitet på en fast yta, med hjälp av flagell
- Bakterier behöver vara många för att utföra en mängd gener som kommer att hjälpa till att swarma:
Polysackarider: Gör att vattnet dras ut ur den fasta ytan.
Gener som modifierar cellformen (Göra de längre för att underlätta glidning)
Flagell proteiner: som reducerar friktionen.
Sulfaktanter: Som minskar utspänningen - Ofta beror på täthetskänsla: sker bara över en viss bakteriell koncentration
Vad är det som quorum-sensing faktiskt känner?
- Koncentration av signalmolekyl
Central dogma
- DNA -> RNA -> proteiner: Principen samma för alla levande celler
- Mindre variationer mellan eukaryoter och prokaryoter kan förekomma
Transkription och translation sker samtidigt hos prokaryota celler
Hela process sker i samma utrymme hos prokaryoter
Genotyp vs. fenotyp
- Genotyp ≠ fenotyp
Genotyp ”ligger” i DNA. Överförs från generation till generation.
Fenotyp: resultat av proteinuttryck - Genotyp: Kod
- Fenotyp: Resultat
Kinoloner är antibiotika grupp, bakterier blir resistenta mot den genom mutationer
Genotyp: Mutation i DNA gyras enzym
Fenotyp: Resistens mot kinoloner (Mekanism: kinoloner kan inte binda till DNA gyras)
- Naturligt urval (”natural selection”) agerar på fenotyp, inte på genotyp
Variation vs. stabilitet
- Variation introduceras av:
Mutationer
Rekombination
Genreglering - Stabilitet hålls med:
Replikation
Reparation - Variation vs stabilitet:
Stabilitet är nödvändig: för mycket variation skapar sämre celler.Variation också nödvändig (antibiotikaresistens; virulens): Det är viktigt att bli bättre anpassa till olika förhållande.
Variation hos bakterier och eukaryoter
Variation hos eukaryoter:
- De flesta eukaryoter är diploida (två kopior av varje gen eller alleler i varje cell).
Variation skapas genom att utbyta alleler (sexuell förökning) eller rekombination mellan
alleler
Variation hos prokaryota
- Delar genetiskt material genom horisontell genöverföring (HGT).
- Detta sker genom plasmid och det innebär att olika stammar av bakterier kan innehålla olika
egenskaper.
- Viktig mekanism för spridning av antibiotikaresistens och virulens (t.ex. toxiner)