mikrobiologia wykłady 2013.pdf

(645 KB) Pobierz
Wykład 1.
Mikrobiologia- nauka o biologii mikroskopijnych organizmów, czyli o mikroorganizmach
(drobnoustrojach).
Mikrobiologia medyczna zajmuje się mikroorganizmami wywołującymi choroby u ludzi.
Drobnoustroje różnią się kształtem, wielkością i budową.
Mikroorganizmy dzielimy na:
Eukariotyczne- grzyby (pleśnie, drożdże), pasożyty jelitowe, pierwotniaki; są to organizmy jedno-
lub wielokomórkowe
Prokariotyczne- bakterie, bakterie atypowe: riketsje , chlamydie; organizmy jednokomórkowe
Bezkomórkowe- wirusy, priony, wirusy bakteryjne- fagi, bakteriofagi; niezdolne do
samodzielnego życia.
Klasyfikacja
Uporządkowanie jednostek w grupy wyższego rzędu:
Jednostką podstawową w mikrobiologii jest szczep- czysta kultura wyizolowanej bakterii
Szczepy grupuje się w gatunki
Gatunki w rodzaje
Rodzaje w rodziny (końcówka –aceae)
Klasyfikacja:
Filogenetyczna- na podstawie drzewa filogenetycznego bakterii (określanie wspólnych przodków
na podstawie właściwości biochemicznych- sekwencje aminokwasów w enzymach pełniących
podobne funkcje)
Sztuczna- grupowanie bakterii zgodnie z ich podobieństwem
Archeony
Włączane do bakterii; ich najstarsze formy
Są podobne bardziej do Eucaryota niż do bakterii
Bakterie
Archeony
Eukarionty
Świat żywy dzielimy na 3 domeny: Archaea, Bacteria i Eucaryota- podział na podstawie małej
podjednostki rRNA (16S rRNA). Każda z trzech grup posiada właściwości specyficzne tylko dla siebie.
Każde dwie z tych grup posiadają cechy, których nie ma trzecia grupa.
Identyfikacja bakterii przy pomocy wymazu trwa ok. 3-4 dni; grzybów 2-3 tygodnie.
Archeony mogą przetrwać w ekstremalnych warunkach.
Są to ekstremofile:
Hipertermofile- wysoka temperatura 70-120°C
Psychrofile- niska temperatura 0-10°C
Halofile- wysokie zasolenie (słone jeziora)
Acidofile- pH=1, np. ścieki kopalniane
Barofile- wysokie ciśnienie, rowy oceaniczne
Kserofile- środowiska suche
Ekstremalne warunki, np. gejzery w Parku Yellowstone.
Komórka eukariotyczna jest lepiej zorganizowana wewnątrz niż prokariotyczna.
Komórka bakteryjna- podobieństwo do mitochondriom i chloroplastu.
Informacja genetyczna- nukleoid ( główny) ale też plazmidy.
Wici- aktywne poruszanie się i przekazywanie materiału genetycznego.
Kariotyp, kariogram- chromosomy (ramię dłuższe, krótsze, cząsteczka liniowa, telomery).
Upakowanie DNA prokariotycznego- podwójna nić DNA nawinięta na białka (ale nie histony!), kolista.
Bakteryjne rybosomy- 70 S; podjednostki:
50S- 23S-rRNA, 5S-rRNA, 32 specyficzne białka rybosomowe L1-L32
30S- 16S-rRNA (identyfikacja na tej podstawie tej podjednostki), 21 specyficznych białek
rybosomowych S1-S21
Są miejscem syntezy białek, zawierają 80-85% bakteryjnego RNA, są podobne do rybosomów w
mitochondriach i chloroplastach.
2-warstwowe błony komórkowe: micela, dwuwarstwa lipidowa, białka integralne, białka peryferyczne.
Bakterie Gram +: gruba ściana komórkowa- kwasy tejchojowe, dużo mureiny (peptydoglikanu)
Bakterie Gram -:jedna/dwie warstwy peptydoglikanu, błona zewnętrzna zawierająca endotoksyny
Rzęska, wić- obraca się jak korbka w maszynce do mięsa
Trzy podstawowe formy morfologiczne:
Cylindryczna (Bacillus)- rod
Okrągła (Coccus)- sphere: dwoinki, tetrady,…
Spiralna (Spiral)- przecinkowce, śrubowce, krętki
Inne
Sposoby grupowania- ziarniak, dwoinka, tetrada, pakietowiec
Dwoinka- diplo-
Gronkowiec- staphylo-
Łańcuch- strepto-
Opis bakterii
Cechy morfologiczne:
Ziarniak/ pałeczka/ krętka
Czy mają otoczki
Czy łączą się w zespoły
Czy mają rzęski
Czy tworzą endospory
Jak się barwią metodą Grama
Właściwości fizjologiczno- biochemiczne:
Warunki tlenowe, beztlenowe, jedne i drugie
Zależność wzrostu od temperatury i pH
Składniki pokarmowe
Sposób pozyskiwania energii (oddychanie, fermentacja, fotosynteza)
Pasożytnictwo/ symbioza- zależności z innymi organizmami
Inkluzje komórkowe, zabarwienie, materiały otoczkowe
Siedlisko
Skład ściany komórkowej
Właściwości serologiczne
Skład DNA (GC)
Hybrydyzacja DNA
16S-rRNA, 5S-rRNA
Wrażliwość na antybiotyki
Wpływ tlenu na wzrost:
Bezwzględne tlenowce
Bezwzględne beztlenowce
Względne beztlenowce
Bakterie wymagające specjalnego podłoża lub warunków środowiska
Źródła organizmów wywołujących infekcje:
Endogenne- własna flora pacjentów, patogeny oportunistyczne, wywołują zakażenie w czasie
osłabienia organizmu
Egzogenne- inni pacjenci, zwierzęta, rośliny, zakażone przedmioty, żywność, woda
Źródła infekcji i rezerwuary czynników infekcyjnych często są takie same
Drogi zakażenia:
Bezpośredni kontakt skóry lub nabłonka ze skażonymi rękami, płynami ustrojowymi,…, także
przeniesienie patogenów podczas kontaktów seksualnych
Inhalacja- drogi oddechowe (skażony aerozol, kropelki wydzieliny)
Spożycie skażonej żywności i wody
Inokulacja, przenikanie lub iniekcja skażonych płynów
Transmisja pionowa ( przeniesienie z matki na dziecko przez łożysko)
Przenoszenie zarazków od nosicieli
Patogen- czynnik chorobotwórczy, ciało obce, mikroorganizm, twór biologiczny; z zewnątrz.
Patogen oportunistyczny- zwykle nie jest chorobotwórczy, wywołuje zakażenie w czasie osłabienia
organizmu (np. infekcje grzybicze u chorych na nowotwory).
Zakażenie bezobjawowe (subkliniczne)- bez symptomów
Zakażenie kliniczne- widoczne oznaki
Kolonizacja- występowanie drobnoustrojów w określonym miejscu żywiciela, np. Escherichia coli w
jelicie grubym, Staphylococcus epidermidis na skórze. Zdrowi osobnicy mogą być kolonizowani bez
wywołania choroby. Skolonizowani pacjenci są często określani jako nosiciele.
Biofilm- wytwarzany przez bakterie, wiele warstw komórek bakteryjnych, ściśle do siebie przylegających;
chroni bakterie przed atakami układu immunologicznego gospodarza lub przed działaniem
antybiotyków. Występowanie: w zatokach, na ciałach obcych, na protezach kolanowych, sztucznych
zastawkach serca.
Komensalizm- współbiesiadnictwo, rodzaj symbiotycznej zależności, jeden organizm czerpie wyraźne
korzyści nie szkodząc drugiemu.
Pleomorfizm-zmienność kształtu, częsta w przypadku Corynebacterium (maczugowce)
Podział komórki:
Replikacja DNA, wydłużenie komórki
Ściana komórkowa i cytoplazma zaczynają się przewężać
Ściana poprzeczna się formuje- tworzą się dwie komórki
Rozdzielenie komórek
W obu komórkach potomnych jest identyczny materiał genetyczny. Prosty podział komórki- wertykalne
przekazywanie genów.
Wykład 2.
Wirulencja-zjadliwość drobnoustrojów; zdolność wniknięcia do komórki, rozmnożenia/ namnożenia się
oraz uszkodzenia tkanek zainfekowanego organizmu.
Bakteriocyny- substancje białkowe (toksyczne) wytwarzane przez bakterie Gram – i Gram, zdolne do
zahamowania wzrostu organizmów pokrewnych, zabicia ich. Są kodowane przez plazmidy
bakteriocynogenne, a także przez DNA chromosomalne.
Mutacje:
Spontaniczne- stała, mała częstotliwość (10
-4
-10
-10
/ 1 podział bakterii), uzależniona od cechy,
wieku bakterii, warunków środowiska
Indukowane- czynniki fizyczne, chemiczne, biologiczne- czynniki mutagenne
Mutacje powodować mogą intensyfikację wzrostu w organizmie żywiciela przez:
Wzrost wirulencji
Zmianę antygenów powierzchniowych
…
Światło UV i promieniowanie jonizujące a dimery tyminowe- działają na mikroorganizmy letalnie/
mutagennie ale nie zabijają ich od razu.
Kategorie i efekty punktowych mutacji:
Zamiana np. G na A: zmiana milcząca, misensowa, nonsensowa
Delecja lub insercja- często fragmentu genomu, a nie tylko jednej pary zasad
Przekazywanie genów:
Wertykalne
Horyzontalne
Horyzontalne przekazywanie genów (dawca→biorca)
Transformacja- rozpad komórki
Koniugacja- plazmidy od dawcy do biorcy
Transdukcja- bakteriofagi
Transformacja
Przekazywanie genów w formie DNA wyekstrahowanego, lub uwolnionego z komórki dawcy w
inny sposób.
Kompetencja- naturalna zdolność bakterii do pobrania DNA.
Przekazywanie cech oporności na antybiotyki.
Martwa komórka dawcy → DNA w bliskim kontakcie z komórką biorcy → rozplecenie nici przy pomocy
enzymów → dołączenie (inkorporacja) do chromosomu kolistego (konieczna jest homologia do
fragmentu chromosomu bakteryjnego) → nadbudowanie → transformowana komórka bakterii
Koniugacja (czynnik F i stan Hfr)
Czynnik płciowy F- na plazmidzie
Od obecności czynnika F zależy zdolność do pełnienia roli dawcy
Czynnik F- zamknięta kolista cząsteczka DNA dwuniciowego (plazmid)
Geny odpowiedzialne za proces koniugacji kodują pilusy F (2 lub 3 na komórkę) umożliwiające
jednoczesny kontakt z kilkoma komórkami
Komórka biorcy może stać się nowym dawcą. Zachodzi namnażanie się komórek, komórki w czasie
koniugacji nie umierają tak jak przy transformacji.
W komórkach bakterii występują ruchome elementy genetyczne.
Sekwencje inercyjne IS- elementy genetyczne zdolne do transpozycji. Mogą włączać się w wiele miejsc
genomu bakterii bez spełnienia warunku homologii sekwencji. Dotyczy krótkich fragmentów DNA. Gen
transpozazy otoczony jest odwracalnymi sekwencjami powtarzalnymi.
Możliwa jest transpozycja replikatywna lub konserwatywna.
Konsekwencją przemieszczania mogą być mutacje. Sekwencje wbudowując się (często) losowo wpływają
na funkcję genu.
Transpozony (Tn)- sekwencje inercyjne otaczające inne geny (oporności na antybiotyki, metale ciężkie i
wiele enzymów). Zmieniają one fenotyp bakterii, ale mogą też powodować mutacje jeśli umiejscowią się
w innym genie. Transpozony mogą zostać wbudowane w chromosomy bakteryjne, fagi, plazmidy. Są
więc dobrym nośnikiem w horyzontalnym przekazywaniu genów.
Transdukcja- wirusy, bakteriofagi
Wirusy - DNA lub RNA otoczony kapsydem; nukleokapsyd= kapsyd + materiał genetyczny; niektóre są
opłaszczone.
Wirusy bakteryjne (fagi, bakteriofagi)- wirusy złożone, posiadają główkę i ogonek. Materiał genetyczny
faga koduje białkowe powłoki wirusa. Aby się rozmnożyć wirus musi wniknąć do komórki (bakterii).
Wykorzystuje metabolizm gospodarza.
Fagi:
Lityczne- namnażają się intensywnie po wejściu do komórki i doprowadzają do jej rozpadu.
Lizogeniczne- (fag λ) wbudowują swój DNA do chromosomu bakterii i w formie ukrytej (profaga)
dzielą się wraz z bakterią zanim nastąpi produkcja fagów potomnych i rozpad komórki.
Fagi zjadliwe (wirulentne) mają cykl lityczny.
Nie każdy fag jest adsorbowany przez każdą bakterię. Adsorpcja jest uwarunkowana obecnością
odpowiednich receptorów w ścianie komórki bakterii. Receptorami są fragmenty komponenty
lipoproteinowej i lipo polisacharydowej.
Najbardziej prawdopodobną przyczyną oporności na fagi jest brak tych receptorów
Lizogeniczne ( z formą profaga)
Następuje zakażenie gospodarza, ale fagi nie namnażają się w nim i nie powodują lizy.
Rzadko- w 1 na 10
-2
do 10
-5
lizogennych bakterii dochodzi do niezależnego namnażania fagów i
lizy
Transdukcja
Materiał genetyczny przekazywany z komórki dawcy do komórki biorcy przez bakteriofaga
Droga niespecyficzna (każdy fragment DNA może podlegać temu procesowi); może być też
specyficzna(określony fragment DNA)
Miejsce inkorporacji jest określone!
Transdukcja niespecyficzna zazwyczaj kończy się lizą
W momencie lizy powstają nowe fagi i fagi z materiałem genetycznym niszczonej bakterii
Selekcja bakterii
Przed czynnikiem selekcyjnym istniały już bakterie oporne na antybiotyk, ale były one w
zdecydowanej mniejszości
Po zastosowaniu antybiotyku zostały tylko bakterie oporne
W kolejnych pokoleniach bakterie będą już niewrażliwe na antybiotyk
Mechanizmy nabywania oporności przez bakterie
Drobnoustrój jest oporny na antybiotyk/chemioterapeutyk wtedy, gdy zakażenie przez niego
wywołane nie poddaje się leczeniu danym lekiem z zastosowaniem standardowych dawek
(jeżeli jest to możliwe robimy wymaz)
MIC- najmniejsze stężenie hamujące (In vitro)- wskazuje czy jest szansa eradykacji drobnoustroju
Oporność naturalna- stała cecha gatunku, rodzaju, rodziny. Znajomość tej cechy pozwala na nie
stosowanie leków z góry skazanych na niepowodzenie. Najczęściej wiąże się z brakiem receptora dla
antybiotyku/ chemioterapeutyku.
Brak białek wiążących penicylinę PBP (Mycoplasma pneumoniae)- które są celem grupy
antybiotyków β-laktamowych
Niskie powinowactwo cefalosporyny do receptora ( Enterococcus spp., Listeria monocytogenes)
Brak możliwości penetracji przez błonę zewnętrzną pałeczek Gram – (glikopeptydy, makrolidy-
duży ciężar cząsteczkowy).
Ograniczone wnikanie przez ścianę komórkową (aminoglikozydy; paciorkowce, enterokoki)
Wytwarzanie enzymów hydrolizujących antybiotyk (oporność Stenotrophomonas maltophilia
wytwarzających karbapenemazę na karbapenemy)
Zjawisko nabytej oporności jest wynikiem mutacji lub nabycia przez komórkę wrażliwą genów
warunkujących oporność.
Szybkie rozprzestrzenianie się genów oporności (plazmidy R, elementy ruchome- transpozony,
sekwencje inercyjne)- mogą być przekazywane w obrębie jednego gatunku drobnoustroju lub
międzygatunkowo
Geny oporności obecne na chromosomie- przekazywanie wertykalne- klonalne
rozprzestrzenianie opornych szczepów
Plazmidy R- przekazywanie horyzontalne, nawet między odległymi taksonomicznie gatunkami
Pobieranie wolnego DNA zawierającego geny oporności- Streptococcus pneumoniae, Neisseria
meningitidis
Jedna bakteria (szczep) może mieć kilka mechanizmów oporności na antybiotyk, lub na różne
antybiotyki
Mechanizmy oporności
Wytwarzanie enzymu hydrolizującego/ inaktywującego antybiotyk, np. β-laktamowy
Zmiana w miejscu docelowego wiązania
o
Zmiany w PBP (β-laktamowe)
o
Zmiany w podjednostkach rybosomu (makrolidy, linkozamidy, streptomycyna)
o
Zmiany w podjednostkach gyrazy DNA (poch. Chinoliny)
Zmniejszenie przepuszczalności ściany komórkowej bakterii lub hamowanie transportu
antybiotyku do wewnątrz komórki
Zastąpienie drogi metabolicznej hamowanej przez lek (sulfonamidy, trimetoprim)
Podział antybiotyków z przykładami [tabela z ćwiczeń]
Antybiotyk- substancja o aktywności p/drobnoustrojowej wytwarzana przez mikroorganizmy
(bakterie, grzyby)- ma naturalny wzorzec; mogą być naturalne, półsyntetyczne, syntetyczne

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin