Praktická mikrobiologie - přednášky

vývojová příbuznost taxonomických jednotek
morfologický
– nejpoužívanější
– fenotypové projevy
– původně založen na morfologii
– později: Gramovo barvení, vztah ke kyslíku, atd.
numerická taxonomie
– každému znaku přiděleny body – číselný kód
– vyhodnocuje počítač pomocí statistických metod
rRNA taxonomie
IDENTIFIKACE BAKTERIÍ
podmínka správné identifikace – čistá kultura!
morfologické vlastnosti:
tvar, velikost, seskupení buněk, pohyblivost, umístění bičíku, barvitelnost podle Grama, spóry, .........
kultivační vlastnosti:
tvar, pigmentace, okraje kolonií, růst v tekutém médiu
fyziologické vlastnosti:
vztah ke kyslíku, teplota, pH, tolerance k solím, žluči a jiným látkám
biochemická vlastnosti:
zdroje živin, enzymy, metabolity
molekulárně-biologické testy:
genetická informace mikroorganizmu
Rozdělení bakterií podle typu buněčné stěny:
grampozitivní bakterie
gramnegativní bakterie
mykobakterie (proteiny, glykolipidy)
spirochéty (lipoproteiny)
mykoplazmata
Čtyři hlavní kategire bakterií:
gramnegativní eubakterie s buněčnou stěnou
grampozitivní eubakterie s buněčnou stěnou
eubakterie bez buněčné stěny
archaeobakterie
rozlišovací znaky eubakterií a archaeobakterií
Znak
Eubakterie
Archaeobakterie
Citlivost na penicilin
+-
-
Kyselina gramová v buněčné stěně
+
-
další rozdíly:
složení lipidů v cytoplazmatické membráně
složení tRNA
metabolismus
Čtyři hlavní kategorie bakterií
gramnegativní eubakterie s buněčnou stěnou
obvykle se barví gramnegativně
množí se dělením a pučením
jsou fototrofní, litotrofní a heterotrofní
grampozitivní eubakterie s buněčnou stěnou
obvykle se barví grampozitivně
množí se dělením, některé tvoří endospory
jsou heterotrofní
eubakterie bez buněčné stěny
obecně uváděny jako mykoplazma
buňky jsou pleomorfní a mají proměnlivou velikost
archaeobakterie
hlavně půdní a vodní mikroorganismy
některé se vyskytují v trávicím traktu živočichů
nemají peptidoglyken v buněčné stěně
jsou mezofilní nebo termofilní
Mikroskopické houby
eukaryotické organizmy
nemají chlorofyl
hlavně plísně a kvasinky
jedno-, dvou-, vícejaderné
jedno-, vícebuněčné
kromě zygot jsou haploidní
heterotrofní, symbiotické, saprofytické, parazitické
buněčná stěna bez peptidoglykanu, obsah chitinu, někdy celulózy
někdy myceliární (vláknitý) tvar
stélka (thallus)
Mikroskopické houby:
kvasinky a plísně (mikromycety)
Mycelium: nepřehrádkované (neseptované); přehrádkované (septované)
Říše: Houby (Fungi)
Oddělení: Hlenky (Myxomycota)
Oddělení: Chytridomycety (Chytridomyceta)
Oddělení: Oomycety (Oomyceta)
Oddělení: Eumycety (Eumycota, houby pravé)
Oddělení: Eumycety (Eumycota, houby pravé)
Třída: Zygomycetes (Mucor, Rhizopus)
Třída: Endomycetes (Saccharomyces)
Třída: Ascomycetes ( Penicillium, Aspergillus)
Třída: Basidiomycetes
Třída: Deuteromycetes (Candida, Monilia, Fusarium)
Příbližné množství druhů
Zygomycety 600
Askomycety 35 000
Bazidiomycety 30 000
Deuteromycety 30 000
Stavba buňky kvasinky
Rozmnožování mikroskopických hub
vegetativní
fragmenty mycelia
pučení
nepohlavní částice
fruktifikační orgány
konidie, sporangiospóry
pohlavní
pohlavní orgány (gametangia) – antheridium, oogonium; tvorba pohlavních spór - pohlavní spóry vytvoří mycelium – fúze pohlavních mycelií (dikariotické mycelium), fúze jader, redukční dělení
Schéma pučení
Význam mikroskopických hub
Půda
mineralizace
humifikace
detoxikace
koloběh biogenních prvků
Voda a vzduch
nepříznivé podmínky pro množení
šíření, kontaminace
Krmiva a potraviny
zhoršení organoleptických vlastností
rozklad živin
produkce metabolitů, mykotoxinů
kancerogenní účinky
kulturní mikroorganizmy
MYKOTOXINY
Mykotoxiny jsou sekundární metabolity plísní
Mezi hlavní mykotoxiny nalézané v potravinách patří:
aflatoxin B1 (produkovaný Aspergillus flavus)
citrinin (Penicillium citrinum, P. viridicatum)
fumonisin (Fusarium spp.)
ochratoxin (Aspergillus ochraceus, Penicillium viridicatum)
vomitoxin (Fusarium spp)
Obiloviny a zelenina sklízená ke krmným a nutričním účelům vždy obsahuje spory toxikogenních plísní
Nízká vodní aktivita zabraňuje růstu plísní
Růst plísní může být redukován také přídavky organických kyselin, hlavně k. propionové
Lidem hrozí pravděpodobně největší riziko otrav mykotoxiny z přímé konzumace kontaminovaných
obilovin, luštěnin a zeleniny
Z potravin živočišného původu je riziko pravděpodobně menší i když mykotoxiny byly nalezeny v mase, mléku, vejcích a také ve zpracovaných surovinách např. v párcích
Faktory ovlivňující produkci mykotoxinů
Vlhkost
Množství spór
Teplota
Konkurenční mykoflóra
Substrát
Mikrobiílní interakce
Přítomnost plynů
Pravidla produkce mykotoxinů
Zástupci několika rodů mohou produkovat stejný toxin
Jeden rod (druh, kmen) může produkovat více mykotoxinů
Přítomnost toxikogenních plísní neznamená nutně přítomnost toxinů
Mykotoxiny sledované v potravinách
(od 4.11.2006)
o Aflatoxiny (B1, suma)
o Deoxynivalenol
o Zearalenon
o Ochratoxin A
o Fumonisiny
o T-2 toxin
o HT-2 toxin
Členění mykotoxinů podle toxických účinků k cílovým orgánům
Vybrané potraviny, které mohou být nejčastěji kontaminované mykotoxiny (BEVIS, 2003)
Prevence výskytu mykotoxinů
o omezení infekce zemědělských plodin a potravin
o rychlé vysušení a správné skladování
o použití konzervačních látek (chemické látky, protektivní kultury)
ANTIBIOTIKA
specifické sekundární metabolity
• působí v malých koncentracích
Účinek
- bakteriostatický
- bakteriocidní
Spektrum účinnosti
- úzké (penicilin, streptomycin)
- široké (tetracyklin, chloramfenikol)
Produkována
- bakteriemi
- aktinomycetami
- mikromycetami
Rezistence
- přirozená
- získaná
ÚČINEK ANTIBIOTIK
inhibice syntézy buněčné stěny
inhibice syntézy nukleových kyselin
inhibice proteosyntézy
ovlivnění funkce membrán
inhibice energetického metabolismu
jiný mechanizmus účinku
MIKROORGANISMY PRODUKUJÍCÍ ANTIBIOTIKA
BAKTERIE
Bacillus: Bacitracin, Kolistin
AKTINOMYCETY
Streptomyces: Erythromycin, Chloramphenicol, Neomycin, Streptomycin, Tetracyklin
MIKROMYCETY
Penicillium: Penicilin, Ampicilin, Oxacilin
Cephalosporium: Cephalosporin
2006 – zákaz EU používání ATB ke krmným účelům (výjimka monensin do 2013)
RŮST A MNOŽENÍ BAKTÉRIÍ
Parametry růstové křivky
Parametry exponenciální fáze:
generační doba (T),
specifická růstová rychlost (μ),
rychlost dělění (R)
Ostatní:
doba lagu (L),
počet buněk (x),
počet generací (n)
Množení bakterií v exponenciální fázi
Generace
Počet bakterií
0
1
1
2
2
4
3
8
4
16
n
2n
Počet bakterií obecně: x = x0 . 2n
Počet bakterií obecně: x = x0 . 2n
logx = logx0 + nlog2
Počet generací: n = (logx – logx0)/log2
Rychlost dělení: R = n/t = [(logx – logx0)/log2]/(t-t0)
Generační doba:
T = 1/R = log2[(t-t0)/(logx – logx0)]
Generační doba = doba zdvojení
Je doba potřebná ke zdvojnásobení počtu buněk v kultuře
Je doba dělení buňky
Doba, za kterou dojde ke zdvojnásobení mikrobiální biomasy
Fyzikální rozměr: h
Mikroorganismus Generační doba (h)
Streptococcus thermophilus 0,20
Escherichia coli 0,35
Bacillus subtilis 0,43
Clostridium botulinum 0,58
Mycobacterium tuberculosis 12
Saccharomyces cerevisiae 2
Prvoci 10
Specifická růstová rychlost: μ
Udává množství biomasy vytvořené jednotkou biomasy za jednotku času
Udává zlomek buňky vytvořené jednou buňkou za jednotku času
Fyzikální rozměr: h-1
μ = ln2/T
μ = (lnx – lnx0)/(t – t0)
Metody měření růstu bakterií
Kultivační
Turbidimetrie
Konduktometrie
Ovlivnění růstu bakterií (mikroorganismů)
Substrát (ţiviny)
Antimikrobiální látky (desinfekční l., ATB, bakteriociny)
Teplota (minimum, optimum, maximum)
Vliv teploty na růst mikroorganismů
Vliv teploty na růst mikroorganismů
Psychrotrofové, psychrofilové ( 60 °C nebo < 5 °C
5) důkladné ohřívání
6) zabránit styku syrových a uvařených potravin
7) mýt si opakovaně ruce
8) čistota kuchyňského zařízení
9) ochrana potravin před hmyzem a hlodavci
10) používat pouze pitnou vodu
Probiotika, prebiotika, synbiotika
Probiotika
Živé mikrobiální kultury, které po podání per os příznivě ovlivňují zdra