· cytoplazma
· nukleoid (DNA)
· rybosomy
· błona cytoplazmatyczna (błona wewnętrzna)
· ściana komórkowa
· dodatki powierzchniowe: otoczka, rzęski, fimbrie, przetrwalniki (endospory), wtręty cytoplazmatyczne (ziarnistości), inne plazmidy, transpozony
Cytoplazma - (protoplazma) - skład : woda, nieorganiczne jony, metabolity niskocząsteczkowe, wysokocząsteczkowe polimery kwasów nukleinowych, białka, rybosomy, substancje zapasowe.
Nukleoid - w komórkach bakterii brak jądra komórkowego i jąderek. W genomie (materiał genetyczny) w postaci DNA nie występują chromosomy, nie osłania go błona. Nukleoid (DNA) nazywamy chromosomem bakteryjnym inaczejmateriałem chromosomowym. Jest w nim zawarta informacja genetyczna dotycząca funkcji życiowych komórki (chromosomalne czynniki dziedziczenia).
Plazmidy - koliste cząsteczki DNA (ulegają w cytoplazmie autonomicznej replikacji) determinują cechy zwiększające możliwość przeżycia komórek bakteryjnych w określonych warunkach środowiska.
Rybosomy - w komórce może być ponad 10.000 rybosomów. Mogą łączyć się ze sobą - tworzyć agregaty (polirybosomy) w rybosomach zachodzi synteza białek.
Błona cytoplazmatyczna - otacza cytoplazmę wszystkich bakterii, przez błonę zachodzi komunikacja komórek ze środowiskiem zewnętrznym.
Funkcje błony cytoplazmatycznej:
· transport elektronów
· synteza i transport prekursorów
· wydzielanie zewnątrzkomórkowych i periplazmatycznych enzymów i toksyn
· regulacja segregacji chromosomalnego i plazmidowego DNA
· wytwarzanie układów transportowych
· przenoszenie receptorów i innych białek do układu chemotaktycznego
Budowa błony: 70% białka, 30% fosfolipidy, niewielka ilość węglowodanów
Mezosomy - to wpuklenia błony cytoplazmatycznej do wnętrza komórki.
Funkcje : mezosomy ścienne - miejsce przyczepienia nukleoidu do błony cytoplazmatycznej. Znajdują się w nich enzymy potrzebne do syntezy składników ściany komórkowej. Znajdują się tu enzymy oddechowe (cytochromy), zachodzą tu procesy oksydoredukcyjne.
Ściana komórkowa - występuje tu peptydoglikan (mureina); kwasy tejchojowe, peptydoglikan ma kwas muraminowy. U niektórych bakterii jest zamiast niego kwas talosaminouronowy, wtedy peptydoglikan nazywa się pseudomureiną.
Peptydoglikanu brak u : Tenericutes (mykoplazmy), Mendosicutes, Halobacterium (sololubne).
Cząsteczka peptydoglikanu zbudowana jest z długich łańcuchów polisacharydowych połączonych w sieci poprzez mostki peptydowe.
Ze względu na różnice w budowie ściany komórkowej (ma to związek z barwieniem metodą Grama), bakterie podzielone są na : Gram-dodatnie i Gram-ujemne.
U bakterii Gram-dodatnich- grubość ściany - (20 - 80 nm), skład ściany - (60 - 100% z peptydoglikanu tworzącego trójwymiarową sieć).
U wszystkich Gram-dodatnich występują polimery N-acetyloglukozoaminy i kwasu N-acetylomuraminowego, mogą różnić się długością mostków peptydowych i składem aminokwasowym.
Peptydoglikan - u bakterii Gram-dodatnich może być hydrolizowany przez lizozym (obecny w płynach ustrojowych: łzy, ślina) także jest w białku jaja kurzego. Hydrolizuje on (lizozym) glikozydowe wiązania między kwasem N-acetylomuraminowym, a N-acetyloglikozo-aminą. Zachodzi wtedy liza komórki bakteryjnej. Mureina tworzy siatkę trójwymiarową.
Kwasy tejchojowe - to polimery w długiej cząsteczce. W jej skład wchodzi rybitol tzn. alkohol z 3-węglowym cukrem. Polimery są połączone ze sobą fosfodwuestrowymi wiązaniami.
Kwasy tejchojowe (2 postacie): ribitolowy, glicerolowy.
Kwas tejchojowy - rybitolowy jest zwykle związany z grupą 6-hydroksylową kwasu-N-acetylomuraminowego (nazywany jest inaczej kwasem tejchojowym ściany komórkowej).
Kwas tejchojowy - glicerolowy - zawsze połączony z glikolipidami błony (nazywamy inaczej lipotejchojowy).
Rola kwasów tejchojowych nie została dokładnie poznana. Przypuszczalnie biorą udział w regulacji przechodzenia jonów przez warstwę peptydoglikanu (maja bowiem ładunek ujemny).
W ścianie mogą także być kwasy mykolowe (wolne kwasy tłuszczowe) np. Corynebacterium, Mycobacterium. Różnica w ich strukturze (kw. mykolowych) jest kryterium do identyfikacji i klasyfikacji.
W ścianie są także białka związane kowalencyjne lub niekowalencyjne nie tworzące struktury błonowej.
Występują ponadto mutanty Bacillus subtilis i S. aureus nie mające kwasów tejchojowych, są one zdolne do życia jednak występuje u nich zaburzenie procesu podziału komórek. Podobną sytuację można obserwować w przypadku Streptococcus pneumoniae. U tego gatunku zamiast choliny (innegoskładnika kwasów tejchojowych) występuje etanoloamina. W związku z tym w podziale komórek nie tworzą się dwoinki ale długie łańcuchy.
Ściana bakterii Gram- ujemnych - ma bardziej złożoną budowę, skład : peptydoglikan (mureina) błona zewnętrzna : fosfolipidy, białka, glikilipid (lipopolisacharyd) (LPS)
Warstwa mureiny jest cieńsza w porównaniu z Gram-dodatnimi drobnoustrojami (5 - 10% masy ściany komórkowej) tworzy dwuwymiarową siatkę.
Jest bardziej elastyczna (jednak na tyle mocna aby utrzymać kształt komórki, jak również ochronić ją przed osmatyczną lizą). W mureinie brak mostków wiążących krzyżowo, dlatego mostki peptydowe łączące łańcuchy glikanu wiążą bezpośrednio grupę karboksylową D-alaniny jednego łańcucha z wolną grupą aminową kwasu dwuaminopimelinowego łańcucha przyległego.
W odróżnieniu od Gram-dodatnich 50% tetrapeptydów zakończonych jest wolną D-alaniną.
Mureina z błoną cytoplazmatyczną jest połączona poprzez wiązania jonowe, natomiast z błoną zewnętrzną przez lipoproteinę (lipoproteina mureinowa). Funkcja lipoproteiny - to utrzymanie na miejscu innych białek błony zewnętrznej. Część białkowa kowalencyjnie jest związana z mureiną, a lipidowa znajduje się w błonie zewnętrznej przyczepiona przy pomocy hydrofobowych wiązań między lipoproteina, a fosfolipidami błony zewnętrznej.
Błona zewnętrzna - skład : fosfolipidy, lipopolisaeharyd (LPS), białka.
Fosfolipidy - dwie warstwy z których części hydrofobowe znajdują się naprzeciw siebie. Błona zewnętrzna nie przepuszcza składników hydrofobowych jest ponadto oporna na działanie detergentów dlatego też wiele bakterii Gram-ujemnych rośnie w ich obecności. Zwiększenie przepuszczalności błony powodują związki chelatujące np. EDTA (staje się przepuszczalna dla antybiotyków i detergentów). Dla cząstek hydrofilowych błona zewnętrzna odznacza się duże przepuszczalnością.
Białka główne - (70% ogółu białek w błonie zewnętrznej) powiązane są z LPS, ze sobą jak i z lipoproteina mureinowa. W związku z powyższym tworzy się stabilna struktura.
Lipopolisacharydy (LPS - to długie heteropolimery zbudowane z trzech strukturalnie odmiennych regionów które są powiązane ze sobą wiązaniami kowalencyjnymi. Są nimi : lipid A (I), oligocukier rdzeniowy (II) i wielocukier o swoistości antygenowej 0, jest on antygenem somatycznym (III).
Oligosacharyd rdzeniowy - podobny jest u wszystkich bakterii Gram-ujemnych w związku z tym określony grupowo swoisty antygen (antygen wspólny) wykazany u Escherichia coli 014.
LPS bakterii Gram-ujemnych wykazuje właściwości toksyczne w stosunku do ssaków. Z uwagi na znajdujący się w LPS toksyczny czynnik (wielocukier i/lub lipid A) będący integralną częścią ściany komórkowej nazwano go endotoksyną inaczej toksyną lipopolisacharydową.
Antygen somatyczny - jest to najbardziej zewnętrzna część LPS będąca polimerem powtarzających się jednostek oligocukrów utworzonych przez 2 lub 8 reszt jednocukrowych.
Lipid A - zbudowany jest z dwucukru : D-glikozaminylowego. Lipid A hamuje dyfuzję związków hydrofobowych np. kwasów żółciowych, niektórych antybiotyków i detergentów przez błonę zewnętrzną.
Endotoksyna - wywołuje wiele objawów chorobotwórczych m.inn.: wstrząs endotoksyczny (wstrząs septyczny), miejscowe reakcje skórne, gorączka (pirogenność), leukocytoza, obniżenie ciśnienia krwi indukcja nieswoistej odporności na zakażenie, wiele innych.
Znikome tj. nanogramowe ilości endotoksyny będą w wyjałowionych roztworach do wlewów dożylnych mogą być powodem u pacjentów efektu pirogennego. Konieczne jest dlatego badanie płynów infuzyjnych pod względem obecności endotoksyny.
Do zewnętrznej powierzchni ściany komórkowej mogą przylegać wydzielone przez bakterie substancje o charakterze polimerów. W przypadku gdy substancje te tworzą grubą warstwę otaczającą pojedynczą komórkę lub parę komórek nazywa się ją otoczką. Otoczki są zbudowane z polisacharydów. Polisacharydy mają niskie powinowactwo do barwników i dlatego nie widać ich w metodach stosowanych rutynowo. Można wykazać ich obecność w metodzie tzw. negatywnej. Na ciemnym tle "halo" widać je niezabarwione. Można także wykazać ich obecność w metodach serologicznych np. -odczyny : pęcznienia otoczek, aglutynacji, immunofluorescencyjnej, a także aglutynacji lateksowej.
Funkcja otoczek- to ochrona komórki przed wysychaniem. Są z reguły dobrym antygenem, indukują wytwarzanie swoistych przeciwciał biorących udział w niszczeniu bakterii. Bakterie wytwarzające otoczki rosną na podłożach z zawartością np. cukru, surowicy, w atmosferze CO2 w postaci śluzowatych kolonii typu S, M. Ich odmiany bezotoczkowe tworzą kolonie R-szorstkie. Na powierzchni komórki mogą znajdować się inne substancje, które nie są warstwą komórkową. Nazywane są mikrootoczką, glikokaliksem, śluzem lub egzopolisacharydem.
Rzęski - narząd ruchu bakterii, są to długie, w środku puste, spiralnymi filamentami (nici). Ich długość jest kilka razy większa niż długość komórki, a średnica w granicach 12-20 nm. Rozmiary te są mniejsze od zdolności rozdzielczej, mikroskopu świetlnego dlatego nie mogą być widoczne w rutynowym barwieniu preparatów, jedynie przy użyciu odpowiedniej bejcy, które doprowadza do powiększania średnicy rzęsek. W mikroskopie świetlnym można obserwować ruch drobnoustrojów w tzw. kropli wiszącej. W mikroskopie elektronowym są łatwo dostrzegalne. Wzrost urzęsionych drobnoustrojów można obserwować na podłożach stałych w postaci "mgiełki - pełzanie", jak również wzrost w podłożu z dodatkiem TTC (chlorek trifenylotetrazoliowy) - wzrost poza linią wkłucia w całej objętości podłoża. Ich wytwarzanie jest cechą gatunkową zależną także od warunków środowiska np. Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica i Yersinia pseudotuberculoris nie wytwarzają w temperaturze 37°C, a są obecne w temperaturze niższych (22°C - 30°C). Ważną cechą taksonomiczną bakterii jest ich rozmieszczenie i liczba. Charakterystyczna dla rodzaju jest ich lokalizacja. Umiejscowienie rzęsek : dookoła komórki (wkołorzęse = peritricha) na jednym biegunie (czuorzęse = lophotricha) na obu biegunach po 1 rzęsce (dwurzęse = ditricha) jedna rzęska na biegunie (jednorzęse = monotricha).
Rzęski wychodzą z cytoplazmy komórki. Rzęska przymocowana jest za pomocą ciałka podstawnego (w postaci haczyka, pierścienia albo płytki). Różni się ono budową u bakterii Gram-ujemnych (2 pary pierścieni), i Gram-dodatnich (1 para pierścieni). Pierścienie te pełnia rolę tulejki, przez którą przechodzą nici rzęski (filamenty). Rzęski zbudowane są z białka tzw. flageliny (białko rzęskowe), która jest immunogenem (antygenem H).
Bakterie za pomocą rzęsek poruszają się dzięki ich ruchowi obrotowemu przypominającemu ruch śruby okrętowej. Występuje u bakterii zjawisko chemotaksji tzn. poruszanie się w kierunku substancji odżywczych lub uciekanie od substancji szkodliwych. Ruch komórki zależy od kierunku, w którym obraca i rzęska np. jeżeli odwrotny do kierunku wskazówek zegara - komórka porusza się po linii prostej, jeśli zgodnie to "koziołkuje" w miejscu. Jeśli płynie do substancji odżywczej ruchu po linii prostej są dłuższe, fazy koziołkowania są krótsze, jeśli oddala się od substancji wabiącej i zbliża się do szkodliwej wzmagają się fazy koziołkowania, aż do momentu ustalenia odpowiedniego kierunku.
Fimbrie - (pile) - nitkowate dodatki jedynie widoczne w mikroskopie elektronowym. Są proste i krótsze od rzęsek. Występują u bakterii Gram-ujemnych u Gram-dodatnich np. Streptococcus spp., Corynetobacterium spp. Zbudowane są z białka składającego się z podjednostek zwanych pillinami. Jako białko są swoistym immunogenem. Komórka może nie posiadać fimbrii jest wtedy nieufimbriowana, jeśli wytwarza je jest ufimbriowana. Typy fimbri : zwykłe i płciowe.
Zwykłe - występują u bakterii Gram-ujemnych z rodziny Enterobacteriaceae, rodzaju Pseudomonas i Haemophilus oraz u Neisseria gonorrhoae. Są wyznacznikiem chorobotwórczości bakterii. Ich wytwarzanie uwarunkowane jest najczęściej przez geny w chromosomie, rzadko przez plazmidowe. Płciowe - ich wytwarzanie zależne od genów w plazmidach (F, R, col). Fimbrie te maja kanał, przez który może przechodzić transpozonowy chromosomalny, plazmidowy lub bakteriofagowy DNA.
Przetrwalniki - (endospory) - wytwarzane przez rodzaj Bacillus spp. i Clostridium spp. np. B. subtilis, B. anthracis, C. botulinum, C. perfingens, S. tetanii. Rola przetrwalników - przetrwanie w niekorzystnych warunkach życia (brak składników odżywczych, wody). Dzięki nim mogą bakterie te przeżywać setki lat (anabioza). Proces tworzenia przetrwalnika - proces sporulacji w warunkach doświadczalnych początek jego następuje po skończeniu logarytmicznej fazy wzrostu, na początku fazy stacjonarnej wtedy kiedy brakuje źródeł węgla i azotu, a gromadzą się metabolity. Proces (sporulacja), przebiega w wielu etapach. Następuje zagęszczenie cytoplazmy wokół jednego nukleoidu, tworzy się błona cytoplazmatyczna i warstwa peptydoglikanu tzn. osłon które otaczają tworzący się przetrwalnik. W nim zatrzymany zostaje proces metaboliczny tzw. "pauza metaboliczna". Przetrwalnik jest oporny na działanie szkodliwych dla niego czynników zewnętrznych na brak wody, podwyższona temperatura, promienie UV, brak składników odżywczych, zmiany pH. Z uwagi na obecność kwasu dipikolinowego nie niszczy go po 1 godzinne gotowanie w temp. 100°C. Proces kiełkowania tzw. przejście w formę komórki wegetatywnej nazywany jest germinacją. Leki infuzyjne, produkty spożywcze np. konserwy nieprawidłowo wyjałowione (tz. w temperaturze mniejszej 121°C) mogą zawierać przetrwalniki. Po wykiełkowaniu w konserwie powodują one wystąpienie nie tzw. bombażu, a lek nie może być podawany pacjentowi. Lek można jałowic także w procesie filtracji. Wymiary ednospor mogą być mniejsze od poprzecznego wymiaru komórki macierzystej lub większe np. Clostridium spp. Umiejscowienie przetrwalników w komórce jest: centralne, subcentralne lub biegunowe, a komórki mają kształt buławy lub wrzeciona. Cechą taksonomiczną jest umiejscowienie przetrwalnika a także jego wielkość. Od chorego mogą być izolowane między innymi z ropy, plwociny, kału, rany. Przetrwalniki są widoczne w mikroskopie świetlnym po wybarwieniu metodą np. Schaeffer-Fultona. Wybarwiają się na kolor podgrzanego barwnika.
Ziarna cytoplazmy - (ciałka wtrętowe) - mają funkcje zapasowe są źródłem energii, mogą być otoczone cienką błoną. Ziarnistości mogą być zbudowane z polimeru kwasu p-hydroksymasłowego albo zawierają nieorganiczne fosforany. Ziarnistości wolutynowe występują u Corynebacterium diphtheriae (jakc ciałka Ernsta-Babesa). Oglądane są w mikroskopie świetlnym po wybarwieniu metodą Neissera. Ziarnistości wybarwione są na kolor ciemnobrązowy, komórka wegetatywna na kolor żółty. Corynebacterium spp. - pałeczki Gram-dodatnie w preparacie układają się w postaci liter chińskich, I,Y,X,L Występują w wodzie, glebie, na skórze i błonach śluzowych. Corynebacterium diphtheriae izolowanych jest z gardła, pępka, rany.
Prątki - Mycobacterium spp. - należy 26 gatunków określonych jako wolnorosnące i 28 jako szybko rosnące. Są bakteriami wydłużonymi, pręcikowatymi, prostymi lekko zagiętymi. Są Gram-dodatnie, kwasooporne (w ścianie komórkowej są duże ilości lipidów tzw. wosków). Rosną na podłożach w warunkach tlenowych, tworzą bezbarwne lub barwne kolonie. Niektóre są saprofityczne (Myc. smegatis) jest w ziemi w wodzie, w wydzielinach łojotokowych skóry, w moczu, w mastce. Za postać gruźlicy płucnej odpowiedzialny jest Myc. tuberculosis (najczęściej u człowieka), Myc bovis i Myc bovis BCG (gruźlica odzwierzęca u ludzi). Myc africanum (gruźlica płucna w Afryce), Myc microti występuje u zwierząt.
Podział prątków niegruźliczych - Fotochromogenne (gr I) powolny wzrost od 2-10 tygodni, barwnik stymulowany przez światło (M. kansasii, M. simiae). - Skotochromogenne (gr II) powoduje wzrost, barwnik w obecności lub bez obecności światła (M. scrofulaceum, M. xenopi). - Niefotochronogenne (gr III) - powolny wzrost (M. avium, M. intracellulare). - Szybkorosnące (gr IV) - wzrost w ciągu 7 dni (M. fortuitum, M. smegmatis). Materiał do badań - plwocina, popłuczyny żołądkowe, płyny wysiękowe, płyn mózgowo-rdzeniowy,wymaz krtani, mocz. Metoda barwienia - met. Ziehl - Neelsena (prątki zabarwione czerwono, elementy morfotyczne na niebieskie)
Antybiotyki ß-laktamowe hamują tworzenie peptydowych, krzyżowych mostków w mureinie u bakterii Gram-dodatnich. Podobne właściwości (hamowanie syntezy mureiny) wykazują : wankomycyna, fosfomycyna, bacytracyna, cykloseryna. Także działanie liozymu powoduje rozerwanie połączeń glukozoamina, a kwas acetylomuraminowy. Komórki takie - bez mureiny u bakterii Gram-dodatnie nazywano protoplastami.
Badania mikroskopowe - Elementy komórki obserwowane są przy użyciu mikroskopów: kontrastowo-fazowy, fluorescencyjny, ultrafioletowy, świetlny zwykły, ultramikroskop, elektronowy, skaningowy
Mikroskop fazowo-kontrastowy - oglądanie drobnoustrojów umieszczonych w kropli wody, jak również odróżnienie bez barwienia struktur komórkowych. Wykazywana jest także obecność drobnoustrojów w niebarwionych fragmentach tkanek. Optyka w tym mikroskopie uwzględnia różnice w gęstości materiałów biologicznych i ich współczynników załamania światła.
Mikroskop luminescencyjny (fluoroscencyjny) - Jako oświetlenie preparatu zastosowane są promienie
UV będące niewidzialne dla ludzkiego oka. Otrzymane zjawisko świecenia preparatu pod wpływem tego
promieniowania nazwano fluorescencją.
Mikroskop świetlny - zwykły - zasadą działania tego mikroskopu jest wzmocnienie dwóch soczewek tworzących zespół. Jedna z nich jest obiektywem, druga to okular. Otrzymane powiększenie jest iloczynem powiększeń : obiektywu i okularu. Obecnie najsilniejsze stosowanie soczewki będące obiektywami powiększają do 100x, natomiast okulary do 25x.
Zastosowanie tego mikroskopu : w laboratoriach mikrobiologicznych i cytologicznych oglądane są w nim najczęściej drobnoustroje zabite i barwione.
W mikroskopie świetlnym obserwowane są: wielkość, kształt, ułożenie, sposób barwienia. Ponadto przy zastosowaniu specjalnych technik barwienia, obecność rzęsek, otoczek, przetrwalników, ziaren wolutynowych.
Mikroskop ultrafioletowy - tu także wykorzystano promienie UV. Przechodzi ono przez szkło kwarcowe będące częścią składową systemu optycznego. Zwiększona jest tu zdolność rozdzielcza mikroskopu do 0,1 mikrona. Oglądane obrazy rejestrowane są na kliszy fotograficznej.
Mikroskop elektronowy - wykorzystywany jest tu strumień elektronów przechodzących przez pole magnetyczne (elektromagnesy) Obrazy mogą być oglądane na ekranie fluoryzującym lub rejestrowane na kliszy fotograficznej. Obraz oglądany jest niby cień obserwowanego przedmiotu. Mikroskop ten umożliwia powiększenie obrazu do 1 miliona razy. Najczęściej stosowane powiększenia to od 30.000 do 50.000 razy. Oglądane są wysuszone , niezabarwione preparaty poddawane zabiegom nazwanym cieniowania tj. impregnacja solami metali ciężkich np. solami złota.
Mikroskop elektronowy - skaningowy - w tym przypadku strumień elektronów nie przenika przez preparat. Oglądana jest przestrzenna budowa drobnoustrojów.
Ultramikroskop - obserwacja preparatów w ciemnym polu widzenia. Jest on zmodyfikowaną postacią mikroskopu świetlnego zaopatrzoną w kondensor. Zadaniem kondensora jest zatrzymanie centralnych promieni świetlnych padających na preparat, który oświetlany jest promieniami bocznymi padającymi pod pewnym kątem. Obserwowane są komórki na ciemnym tle. Mogą być oglądane mniejsze cząsteczki aniżeli w mikroskopie świetlnym. Oglądane preparaty są świeże i niebarwione.
Techniki przygotowania preparatów - z pobranych próbek wykonuje się rozmazy, preparaty świeże, preparaty utrwalone, barwione, niebarwione. Z materiałów płynnych (krew, mocz, płyn mózgowordzeniowy) można wykonać preparat w postaci tzw. kropki wiszącej (głównie do oglądania w ciemnym polu widzenia).
Początek formularza
Dół formularza
koociczka