Praktická mikrobiologie - přednášky

Program přednášek z mikrobiologie,
1) Role mikroorganismů v přírodě, historie mikrobiologie
2) Hlavní skupiny mikroorganismů: viry, bakterie a aktinomycety
3) Další skupiny mikroorganismů: kvasinky a plísně, prvoci
4) Růst a mnoţení mikroorganismů
5) Metabolismus mikroorganismů
6) Genetika mikroorganismů
7) Koloběh biogenních prvků (C,N,P,S)
8) Mikrobiologie vody (pitná, povrchová, odpadní)
9) Mikrobiologie půdy
10) Mikrobiologie krmiv
11) Mikroflóra trávicího traktu
12) Patogenní mikroorganismy a imunita
13) Mikrobiologie potravin
Literatura
Voříšek K.: Zemědělská mikrobiologie (sylaby přednášek), ČZU Praha 2004
Mikrobiologie, mikroorganismy
Viry (nebuněční)
Bakterie (prokaryotická buňka)
Sinice (prokaryotická buňka)
Mikroskopické houby (eukaryotická b.)
Mikroskopické řasy (eukaryotická b.)
Prvoci (eukaryotická b.)
Rozdělení mikrobiologie podle předmětu
Virologie
Bakteriologie
Protozologie
Algologie
Mykologie
Rozdělení mikrobiologie podle stupně obecnosti
Obecná m.
Systematické
Aplikovaná
Aplikovaná mikrobiologie
Lékařská m.
Veterinární m.
Potravinářská m.
Technická m.
Zemědělská m.
Role mikroorganismů v přírodě
Koloběh dusíku
Koloběh uhlíku
Koloběh síry
Koloběh fosforu
Přizpůsobivost mikroorganismů
Oxidace anorganických látek
Množení za vysokých teplot
Růst za nepřítomnosti kyslíku
Růst za vysokého tlaku
Schopnost přežít nepříznivé podmínky
Historie mikrobiologie
1659 Leewenhoek, pozorování mikroorganismů
1796 Jenner, vakcinace proti černým neštovicím
1860 Pasteur, podstata kvašení
1867 Lister, objev antisepse
1870 Pasteur, pasterace, sterilace
1874 Hanse, původce lepry
1877 Tyndall, frakcionovaná sterilace
1877 Koch, barvení anilinovými barvivy
1881 Pasteur, přenos vztekliny
1881 Koch, polotuhé kultivační půdy
1883 Koch, objev původců tuberkulózy a cholery
1884 Mečnikov, objev fagocytózy
1884 Gram, gramovo barvení
1885 Pasteur, očkování proti vzteklině
1886 Escherich, objev Escherichia coli
1887 Beijerinck, izolace hlízkových bakterií
1890 Vinogradskij, izolace nitrifikačních bakterií
1892 Ivanovskij, virus tabákové mozaiky
1901 Beijerinck, izolace azotobaktera
1907 Mečnikov, úloha mléčných bakterií
1916 Tworth a d´Hérelle, bakteriofág
1923 Bergey, první mezinárodní systém bakterií
1925 Gratia, objev bakteriocinů
1928 Fleming, penicilin
1932 Domagk, chemoterapie sulfonamidy
1932-9 Bush, Knoll, Ruska, Borries, elektronový mikroskop
1947 Hungate, kultivace striktních anaerobů
1953 Fázově kontrastní mikroskopie
1975 Lymská boreliosa
1980 Skenující elektronový mikroskop
1982 Vakcína proti hepatitidě B
1984 AIDS, PCR
Systematické zařazení mikroorganizmů
nadříše: PROKARYOTA – PRVOJADERNÍ
říše: SUBCELLULATA – NEBUNĚČNÍ
oddělení: Vira – Viry
říše: PROTOCELLULATA – PRVOBUNĚČNÍ
oddělení: Bacteria – Bakterie
oddělení: Cyanophyta – Sinice
nadříše: EUCARIYOTA – JADERNÍ
říše: PLATAE – ROSTLINY
podříše: Thalobionta – niţší rostliny: Algae – řasy
říše: FUNGY – HOUBY
říše: ANIMALIA – ŢIVOČICHOVÉ
podříše: Protozoa - prvoci
Rozlišovací znaky hlavních skupin mikroorganizmů
Rozdíly mezi prokaryotickou a eukaryotickou buňkou
Další rozdíly mezi prokaryotickou a eukaryotickou buňkou
Citlivost na antibiotika
Chemické složení '62uněk
Metabolismus
Viry
o nebuněčný (podbuněčný) organizmus
o velikost 30-300 nm (někdy 10-400)
o základní jednotka = virion
– kompletní virová částice
rozdělení virů
podle hostitele:
o bakteriofágy
o rostlinné viry
o živočišné viry
podle druhu nukleové kyseliny:
o DNA viry
o RNA viry
podle stavby virionu
stavba virové částice:
o centrálně nukleová kyselina – RNA nebo DNA
o proteinová kapsida – složená z kapsomér
o plášť – vnější lipidový obal
Virus chřipky (8 segmentů RNA)
Virion HIV (2 molekuly RNA)
Stavba bakteriofága
Reprodukce virů
lytický x lyzogenní cyklus
Bakterie – základní údaje
prokaryotická buňka
úplná samostatnost buňky
nepřítomnost jádra – chybí jaderná membrána, pouze nukleoid tvořen jediným kruhovým chromozomem
nepřítomnost buněčných organel
odlišná stavba ribozomů
peptidoglykan v buněčné stěně
anaerobní i aerobní
fixace N2
velmi krátká generační doba
menší než eukaryotická buňka
živiny přijímány celým povrchem, velký aktivní povrch k objemu
Tvary bakterií
o koky
o tyčinky
o vláknité bakterie
STAVBA BAKTERIÁLNÍ BUŇKY
Vnější struktury – postradatelné
bičík
jen některé bakterie
orgán pohybu
antigenní vlastnosti
bílkovinná vlákna – flagelin
mono-, lofo-, amfi- a peritricha
fimbie a pily
bílkovinná vlákna, výběžky cytoplazmatické
membrány
uchycení k povrchům, F-(sex)pily pro konjugaci,
receptor pro uchycení virů
glykokalyx
polysacharidová vlákna
adherence na povrchy
vymezení prostoru pro exoenzymy
pouzdro, kapsula, slizovitý obal
ochrana buňky
zejména u patogenních bakterií
složeny hlavně z polysacharidů
pevná struktura (slizovitý obal – nestrukturní)
antigenní vlastnosti
Buněčná stěna
ochrana, udržuje stálý tvar
postradatelná
není u některých eukaryontů a archaebakterií
nepropustná pro velké molekuly
antigenní charakter
obsahuje receptory
určuje barvitelnost podle Grama, velké rozdíly ve složení u Gram + a - bakterií
otypickým komponentem je PEPTIDOGLYKAN
peptidoglyken
N-acetylmuramová kyselina + N-acetylglukosamin – vytváří síťovitou strukturu
proteiny, aminokyseliny
Buněčná stěna G+ bakterií – barví se do fialova
jednovrstevná
jednoduchá stavba
silná (30 nm)
peptidoglykan aţ 90 %
teichové a lipoteichové kyseliny
rody: Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Micrococcus, Staphylococcus, Streptococcus, Streptomyces
Buněčná stěna G- bakterií – barví se do červena
složitější struktura
tenká cca 10-15 nm
trojvrstevná:
• vnější membrána – proteiny,lipidy
• peptidoglykanová vrstva
• periplasmatický prostor - gel
rody: Acetobacter, Azotobacter, Escherichia, Pseudomonas, Rhizobium, Salmonella
Vnitřní struktury – nepostradatelné
Cytoplazmatická membrána
rozhoduje o transportu látek
polopropustná
bariérová funkce
energetické a metabolické procesy
iniciuje replikaci DNA
obsahuje fosfolipidy, bílkoviny, glykolipidy
5-10 nm
STAVBA CYTOPLAZMATICKÉ MEMBRÁNY
mesozom
„vchlípenina“ cytoplazmatické membrány
hlavní složkou jsou bílkoviny
energetické procesy, metabolizmus, syntézy
účast na dělení buněk
cytoplazma
voda + bílkoviny (50 %, enzymy) (= cytosol)
koloidní charakter, není amorfní
vymezuje prostor pro vnitřní součásti
metabolizmus buňky
cytoplazma + cytoplazmatická membrána = PROTOPLAST
ribozomy
10-15 tis. v buňce, závislost na metabolické
aktivitě (anabióza – 50 %)
syntéza bílkovin (translace)
velikost vyjadřována sedimentační rychlostí – 70S
– dvě podjednotky
– 50S = 23S rRNA, 5S rRNA, bílkoviny
– 30S = 16S rRNA, bílkoviny
– 60 % RNA, 40 % bílkovinppar
nukleoid
chromatin, chromatinové tělísko
dvouvlákenná kruhová DNA (dsDNA)
stopy RNA a bílkovin, bez jaderné membrány
1 chromozom, 3 500 genů, genetický kód
99-100 % veškeré dědičné informace buňky
plazmidy
postradatelné, zvýšení genetické variability
dvojvlákenná kruhová DNA
vlastní replikační cyklus
přenos z buňky do buňky
0-100 v buňce (stejné plazmidy ve více kopiích)
F-plazmidy (fertility = plodnosti) – konjugace bakterií
R-plazmidy (rezistence) – přeţití nepříznivých podmínek
temperovaný – dočasná součást chromozomu
spóra (endospóra)
dolný klidový útvar, vzniká uvnitř některých bakterií
neslouží k rozmnožování!
dolnost k vnějším podmínkám
dlouhodobě životaschopná
více obalů než vegetativní buňka
snížení obsahu vody
méně ribozomů
nulová metabolická aktivita
Pro syntézu důležitý Ca a Mn
nepřijímá živiny
Bacillus, Clostridium
Systematika bakterií
DRUH
– základní systematická jednotka
– soubor totožných buněk (klonů) charakterizovaný stejnými morfologickými, fyziologickými, biochemickými, kultivačními a dalšími vlastnostmi
KMEN
– vzniká pomnožením jediné buňky
binomické názvosloví
(binární název, vždy jen jeden)
rodový název (velké písmeno na začátku): Escherichia
druhový název: coli
druh: Escherichia coli
poddruh (subsp., ssp.): Lactobacillus delbrueckii ssp. (subsp.) bulgaricus
Systémy bakterií
fylogenetický
–