mikrobiologie

MIKROBIOLOGIE
MIKROORGANISMY
Jednobuněčné, jen mikroskopicky (popřípadě elektronmikroskopicky) viditelné organismy rostlinného, popřípadě živočišného původu. Řadí se mezi ně převážně bakterie, viry, plísně, kvasinky (houby) a prvoci. Od ostatních živých organismů se liší nepatrnou velikostí, tvarovou mnohotvárností (polymorfismem), způsobem a rychlostí množení a specifickým metabolismem. Mikroorganismy vytvářejí různorodé soubory lišící se velikostí, tvarem, biologickými vlastnostmi a vztahem k hostiteli. Některé jsou významné v přírodě, neboť zabezpečují koloběh důležitých prvků mezi organismy a atmosférou. Mnohé se používají v průmyslu. Některé produkují důležité látky, například vitamíny, antibiotika. Některé mikroorganismy jsou původci různých onemocnění (patogenní mikroorganismy).
HLAVNÍ SKUPINY MIKROORGANISMŮ:
VIRY (nebuněčné)
Jsou nebuněčné organismy, nepatří do žádné říše ani nadříše. Zakladatel virologie – D. I. Ivanovsky, objevitel mozaiky tabáku (1892)
Viry jsou schopné se rozmnožovat pouze v hostitelských buňkách, jsou tedy vnitrobuněční parazité. Nemají vlastní aparát pro syntézu bílkovin (ribozómy a tRNA) a ani vlastní metabolický aparát. Virus bývá označován jako infekční nukleová kyselina, jejíž biologické chování je úzce spjato s biologií hostitelské buňky. Viry bakterií se nazývají bakteriofágy. Jednotlivá částice viru schopná infikovat buňku a množit se v ní se nazývá virion. Velikost virionů je 20 až 400 nm. Uvnitř virionu se nachází nukleová kyselina (buď RNA, nebo DNA). Podle toho rozlišujeme RNA-viry (většina rostlinných virů) a DNA-viry (živočišné viry). Okolo nukleové kyseliny je bílkovinný obal (kapsid), sestávající z makromolekul bílkovin (kapsomer). Struktura kapsidu je geometricky pravidelná. Některé viriony mají uvnitř kapsidu kromě nukleové kyseliny ještě jeden nebo několik enzymů, potřebných k zahájení své reprodukce uvnitř hostitelské buňky. Některé viriony mají okolo kapsidu ještě membránový obal tvořený bilkovinami a fosfolipidy. Virové bílkoviny jsou vždy specifické a udělují viru antigenitu.
LYTICKÝ CYKLUS: Způsobí vyčerpání buňky, která se rozpadne.
LYZOGENNÍ CYKLUS: Virion se stává na omezenou dobu součástí chromosomu hostitelské buňky, zpravidla buňce nevadí
Rozmnožování virů: rozmnožovací cyklus se dělí na: fázi adsorpce virové částice na hostitelskou buňku; fázi pronikání (penetrace) viru do buňky; fázi eklipsy, tj. dobu od proniknutí viru do buňky do doby tvorby nových virových částic; fázi maturace, tj. dozrávání virových částic; fázi eluce, tj. uvolňování virových částic z buňky. Pro tvorbu nového virového potomstva je rozhodující syntéza virových nukleových kyselin a bílkovin. Existují různé způsoby replikace virů podle typu genomové nukleové kyseliny, například pro viry s jednovláknitou DNA, dvouvláknitou DNA, jednovláknitou RNA a podobně. Z hlediska účinku virů na hostitelskou buňku může mít rozmnožování virů za následek: a) rozpad buňky (cytopatický efekt); b) hyperplazii buněk s následnou smrtí buňky; c) nádorovou transformaci, tj. ztrátu kontroly růstu postižených buněk; d) nebo nezpůsobí žádnou (zřetelnou) změnu napadené buňky.
BAKTERIE
Jsou prokaryotické organismy. Jejich buňky jsou charakteristické přítomností buněčné stěny. Velikost 1-2um. Bakterie jsou jednoznačně nejrozšířenější skupinou organismů na světě. Je možno je nalézt v půdě, vodě, ovzduší i jakožto symbionty uvnitř a na povrchu mnohobuněčných organismů. Vyskytují se mezi nimi druhy, které se specializují na osidlování prostředí, kde by ostatní organismy mohly přežívat jen stěží (vroucí voda v sopečných jezerech, nejvyšší vrstvy atmosféry). Bakteriální buňka je buňkou prokaryotní, tzn. že obsahuje buněčnou stěnu (může chybět), cytoplazmatickou membránu a protoplast, který se skládá z nukleoidu, ribozomů, inkluzí, cytoskeletu a cytosolu. Některé bakterie mohou mít bičík, fymbrie, pily. Jiné mají glykokalyx, slizovou vrstu, či další obaly. Tzv. sporulující bakterie vytváří ve svém životním cyklu sporu, což je odolný klidový útvar.
Tvar bakteriálních buněk a jejich kolonií
kulovitý - (takto tvarované bakterie se obecně nazývají koky). Pokud vytvářejí kolonie, dělíme je dále na diplokoky (kolonie tvořené dvěma buňkami), tetrakoky (čtyři buňky v kolonii), streptokoky (řetízkovité kolonie), stafylokoky (hroznovité kolonie) a sarciny (balíčkovité kolonie).
tyčinky- rovné nesporolující, sporulující (klostridium, plektridium)
zakřivený - Takto tvarované bakterie nevytvářejí kolonie a dělí se na vibria (krátké lehce zakřivené tyčinky), spirily (lehce zvlněné tyčinky), spirochety (tyčinky šroubovitého tvaru), mykobakterie, aktinomycety, korynebakterie
vláknitý – aktimomycety (půdní bakterie)
větvený - Vytvářejí buďto náznaky větvení nebo větvení úplné. Druhá skupina může vytvářet bakteriální mycelia.
Některé typy bakterií disponují bakteriálními bičíky. Podle množství bičíků na buňce rozlišujeme typy monotrichální (jeden bičík na konci buňky), amfitrichální (po bičíku na obou koncích), lofotrichální (vícero bičíků, ale jen an jednom konci buňky) a peritrichální (bičíky jsou po celém povrchu).
Některé bakterie (klostridie, bacily) dokáží vytvářet tzv. endospory – obzvlášť odolné spory vytvářené uvnitř buňky. V nich přežívají nehostinné podmínky a později za příznivějších okolností vyklíčí ve vegetativní buňky.
Kategorie bakterií
V praxi se můžeme často setkat s dělením bakterií podle barvitelnosti jejich buněčné stěny Gramovým barvením na bakterie
grampozitivní - s buň.stěnou - buněčná stěna má fialovou barvu, velmi silná, 20-80nm, průměrně 40. Jednoduchá stavba, jednovrstevná, 90% z peptidoglykanu – bacillus, clostridium, lactobacillus, micrococcus, staphyloccocus, streptococcus, streptomyces, actinomycety, korynebakterie )
gramnegativní – buň. stěna má červenou barvu, tenká 10nm, trojvrstevná, obsahuje lipidy, nízký obsah peptidoglykanu (asi 20%) – acedobacter, azobacter, escherichia, pseudomonas, rhizobium, salmonella
bakterie bez buněčné stěny (pseudobakterie),
argeobakterie (neobsahují peptidoglykan v BS, vyskytují se v trávicím traktu, metanové bakt.)
Vliv teploty na růst bakteríí STAVBA BAKTERIÁLNÍ BUŇKY
psychrofilní (méně než 20 °C) – ve vodě, lednici (pseudomonas) vnější postradatelné struktury – BIČÍK – orgán pohybu
mezofilní (20-40 °C) – patogení bakterie v trávicím traktu (Esterichia Coli) FIMBRIE, GLYKOKALYX, PILY
termofilní (40 - 70 °C) – jogurtové bakterie (streptococus, thermoficus) POUZDRO, KAPSULA, SLIZOVÝ OBAL
hypertermofilní (více než 70 °C) BUNĚČNÁ STĚNA

Genetika bakterií vnitřní nepostradatelné strukt. – CYTOPLASMATICKÁ MEMBRÁNA
Místo jádra 1 chromozóm (2-4 tis genů) - CYTOPLASMA
mimochromozomová DNA – je v plazmidech - RIBOSOMY
- NUKLEOID (obsahuje buněčnou DNA)
přenos bakteriální DNA: - PLASMIDY (zvyšuje genetickou variabilitu)
konjugace – spojení dvou buněk, předání plazmidů - MESOZOM
transdukce – přenos pomocí bakteriofága (virus na bakt. buňce) - INKLUSE (zásobní materiál)
transformace – přenos volné DNA - SPORA, SPORULACE
Dle umístění bičíku rozdělujeme:
MONOTRICHA – 1 bičík na 1 pólu (Vibrio cholerae)
LOFOTRICHA – svazek bičíků na 1 pólu (Pseudomonas)
AMFITRICHA – na každém pólu 1 nebo více bičíků (Spirillum volutans)
PERITRICHA – povrch buňky pokryt bičíky (Escherichia coli, Bacillus, Clostridium, Proteus vulgaris)
Rozdělení bakteríí podle zdroje uhlíku:
AUTOTROFNÍ – CO2
HETEROTROFNÍ – organické látky
CHEMOTROFNÍ – zdroj energie – štěpení chemických vazeb,
FOTOTROFNÍ – zdroj energie ze slunečního záření FOTOAUTOTOROFNÍ – využívají anorgan.uhlík, FOTOORGANOTROFNÍ – využívají organické látky
OBLIGÁTNĚ (STRIKTNĚ) AEROBNÍ – vyžadují kyslík (bacilus, micrococus)
MIKROAEROFILNÍ
FAKULTATIVNĚ ANAEROBNÍ – Esterichia Coli
OBLIGÁTNĚ (STRIKTNĚ) ANAEROBNÍ – Clostridium
Rozmnožování bakterií
Nepohlavní rozmnožování, nejčastěji příčným dělení, případně pučením nebo hormogonií.
LAG FÁZE – počet buněk se nemění nebo klesá, zvykají si na prostředí
LOGARITMICKÁ FÁZE = exponenciální, množí se
STACIONÁRNÍ FÁZE – vyčerpání živin
ODUMÍRÁNÍ
Bakterie významné pro potravinářský průmysl:
Streptococcus cremoris – výroba šlehaček
Lactobacillus bulgaricus – výroba jogurtů
Lactobacillus acidophilus – výroba acidofilního mléka
Streptococcus thermophillus – výroba jogurtů
Bakterie významné v chemickém průmyslu
Clostridium acetobutylicum (výroba acetonu a butanolu)
Bakterie významné v lékařství
Escherichia coli, geneticky upravené formy produkují lidskou formu inzulinu
HOUBY (kvasinky, plísně = mikromycety)
Typické eukariotní organismy – plné jádro, buňka má buň. Stěnu, velikost 5-10 um, převážně aerobní (anaerobní jsou bachorové houby). Nefotosyntetizjící, heterotrofní, chemoorganotrofní.
Mají bohatý enzymatický aparát.
Rozmnožování: Vegetativní - rozpad mycelia
Nepohlavní - fruktifikační orgány – sporangiofor (jednobuň.) - spory, konidiofor (mnohobuň.) – konidie
Pohlavní – konjugace částí vláken s pohlav. charakterem, vznik pohlavní spory
Hlavní třídy:
CHYTRIDIOMYCETES – saprofytické, parasitické, často ve vodě a na organických zbytcích (Synchytridium)
ZYGOMYCETES – saprofytní, některé parazitické (Mucor, Rhizopus)
ASCOMYCETES – saprofytické, parazitické (Saccharomyces, Chaetomium, Xylaria, Erysiphe)
DEUTEROMYCETES – houby nedokonalé (Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Trichoderma, Alternaria)
BASIDIOMYCETES – houby vyšší (Agaricus, Boletus, Amanta)
Význam:
Půda = hlavní rezervoár, mineralizace, humifikace, půdotvorné procesy, detoxikace xenobiotik, koloběhy biogenních prvků
Voda a vzduch – většinou nepříznivé pro růst, zdroj šíření a kontaminace (spóry)
Krmiva a potraviny (často nežádoucí) – zhoršení organoleptických vlastností, rozklad živin, produkce metabolitů, produkce mykotoxinů, součást kulturní mikroflóry
Původci chorob – mykózy
Průmyslové využití – alkoholy, organ. Kys., enzymy, antibiotika, detoxikace, potravinářství
KVASINKY - jednobuněčné houbové mikroorganismy. Většina kvasinek patří do třídy Ascomycota, některé patří do třídy Basidiomycota.
Kvasinky jsou mikroorganismy v mnohém směru pro člověka velmi užitečné. Prvořadý význam mají v kvasném průmyslu při výrobě lihu, piva, vína, pekařského droždí a také některých mléčných nápojů. V krmivářském průmyslu nabývají význam krmné směsi z kvasnic. Doposud jsou poměrně málo využívány pro potravinářské účely jako zdroj bílkovin a jiných biologicky cenných látek. Mají bohatý obsah dobře stravitelných bílkovin (kolem 40 procent), cukrů a zejména komplexu vitamínu B, což platí zvláště pro pivovarské kvasinky. Ty se využívají i při léčbě nervových onemocnění, při zánětlivých kožních chorobách, při poruchách zažívacího traktu a jaterních chorobách.
Vedle převažujícího pozitivního významu existuje i negativní vliv kvasinek patogenních, či nevhodný výskyt kvasinek coby škodlivého kontaminantu ve výrobním procesu.
Čím více mají jizev po pučení, tím jsou starší
PRVOCI – z živočišných organismů můžeme do říše mikroorganismů zahrnout jen ty, jejichž rozměry činí od několika um do několika desítek mikrometrů. Jsou to organismy jednobuněčné, eukaryotické, pohyblivé, přemisťují se pomocí řasinek, bičíků nebo zvláštních protoplasmatických vychlípenin, tzv. pseudopodií. Velikost se pohybuje mezi 50-300um, nemají buněčnou stěnu.
Většina prvoků přísluší k těmto třem skupinám: kořenonožci, bičíkovci, nálevníci
Rozdíl mezi prokariotickou a eukariotickou buňkou:
Jaderná membrána NE