Mikrobiologija

Opšta Mikrobiologija: 1-7

1. Nomenklatura i klasifikacija bakterija.

Klasifikacija bakterija podrazumeva svrstavanje bakterija u klase, redove, porodice, rodove, vrste. Danas postoji više vrsta klasifikacija koje imaju svoje prednosti i mane. Koriste se:

  • Klasična klasifikacija. Ona se zasniva na grupisanju bakterija u grupe na osnovu morfoloških, kulturalnih, biohemijskih i antigenskih osobina. Ova klasifikacija je preuzeta iz botanike. Za bakteriologiju najvažniji su vrsta, rod, porodica. Najpoznatija klasifikacija je po David Bergey-u.
  • Numerička klasifikacija. Predstavlja matematički metod razvrstavanja bakterija po sličnosti njihovih osobina.
  •  Biohemijska klasifikacija. Zasniva se na razlikama biohemijskih jedinjenja koje se nalaze u ćelijskom zidu bakterija.
  •  Klasifikacija na osnovu sastava DNK.

Nomenklatura je davanja imena organizmu prema međunarodnim propisima u skladu sa njihovim osobinama. Najpoznatija je binominalna nomenklatura. Sastoji se od dva dela.

  • Prvi deo. Izveden iz naziva roda: Bacillus, Vibrio (oblik); Staphilococcus, Streptococcus (oblik agregata); Shigella, Escherichia (mikrobiolozi); Haemophilus (zahteva faktore rasta).
  • Drugi deo. Označava bliže obeležije vrste: S. pneumoniae, B. anthracis, N. meningitis (oboljenja koja izazivaju); T. pallidum, S. aureus (osobine bakterija); S. pyogenes (produkt u organizmu koji stvara).

Glavne grupe bakterija su:

  • Gracilicutes (Gram negativne koje imaju ćelijski zid);
  • FirmicutesI (Gram pozitivne koje imaju ćelijski zid);
  • Tenericutes (Bakterije koje su izgubile ćelijski zid);
  •  Mendosicutes (Arheobakterije).

 

2. Oblik, veličina I hemijski sastav bakterija.

Veličina

Većina bakterija značajnih za čoveka ima prosečnu debljinu od 0,2-2µm, a dužinu 1-3µm. Dobro se vide pod svetlosnim mikroskopom.

Oblik

  • Loptaste (ili koke mogu da imaju loptast oblik, bubrežast ili oblik plamena sveće. Zovu se još i diplokoke i streptokoke).
  • Štapićaste  ili bacilli (mogu biti diplobacili raspoređeni u paru ili streptobacili raspoređeni kao lanac)
  • Spiralne su zapravo štapićaste ali uvrnute oko svoje ose. Imaju oblik zareza (vibrio), ili poseduju više zavoja.
  • Četvrtaste bakterije nemaju značaja za medicinu.

Pleomorfizam je pojava bizarnih oblika bakterija. Ova pojava se može videti kod bakterija u normalnim uslovima života, ili kada je nestašica hranljivih materija, te bakterija menja oblik.

Hemijski sastav

Količina vode u bakterijskoj ćeliji zavisi od njene starosti, kreće se od 90% (mlade) do 75% (stare). Voda omogućava biohemijsku aktivnost i nalazi se u vidu slobodne i vezane vode.

Suvi ostatak:

  • mineralni sastojci: ugljenik, azot, kiseonik, vodonik, sumpor, fosfor, gvožđe, kalcijum, kalijum, magnezijum, natrijum u obliku organskih i neorganskih jedinjenja.
  • Organska jedinjenja: proteini (strukturni čine kostur bakterije, nukleotidi, nukleinske kiseline, DNK, RNK, aminokiseline), masti (lipidi, fosfolipidi), ugljeni hidrati, vitamini (koenzimi hemijksih zbivanja).

 

3. Građa bakterijske ćelije

Bakterije su jednoćelijski mikroorganizmi jednostavne građe.  Pripadaju prokariotima. Bakteriju čine:

  • kapsula i glikokaliks,
  • ćelijski zid,
  • periplazmatski prostor,
  • citoplazmatska membrana,
  • mezozomi,
  • citoplazma;
  • citoplazmatske granule:  ribozomi, nukleoid, plazmidi, transpozoni;
  • izrasline na bakterijskoj ćeliji:
  • flagele,
  • aksijalni filamenti,
  • pili (fimbrije).

Periplazmatski prostor

Ovo je prostor između ćelijskog zida i citoplazmatske membrane. Ispunjen je proteinima, aminokiselinama, vitaminima, mineralima. U njemu se nalaze enzimi za sprečavanje dejstva nekih antibiotika. Periplazmatski prostor je izraženiji kod Gram negativnijih bakterija.

Mezozomi

Predstavljaju invaginaciju citoplazmatske membrane koja učestvuje u deobi ćelije. Za njih se vezuje DNK, i imaju značaj u rezdvajanju hromozomskih niti posle replikacije.

 

4. Kapsula, glikokaliks i citoplazmatska membrana

Kapsula

Najpovršnija ovojnica. Vidi se pod svetlosnim mikroskopom. Poseduju je Gram pozitivne i Gram negativne bakterije. Nije neophodna za život. Uloga kapsule je zaštita bakterijske ćelije, te je u čovekovom organizmu stvaraju, a na hranilištima gube.

Kapsula je faktor virulencije kod nekih bakterija. A kapsularni antigen je značajan zbog:

  • serotipizacije,
  • brze i sigurne bakterijske dijagnoze,
  • pripreme vakcina.

Glikokaliks

Glikokaliks je povšrna ovojnica, sastavljena od polisaharida. Teško se uočava. Njena uloga je u adherenciji bakterija za ćeliju domaćina. Učestvuje u izgradnji biofilma na kateterima, protezama, zubnom plaku. Štiti bakterije od sušenja, anibiotika, dezificijenasa. Nije neophodan za život.

Citoplazmatska membrana

Ona je treća ovojnica, neophodna je za život. Sve bakterije je poseduju. Nalazi se ispod ćelijskog zida. Ima dva sloja, fosfolipidni i proteinski. Njena funkcija je:

  • transport hranljivih materija,
  • u njoj se nalaze proteini za stvaranje energije,
  • nalaze se proteini za sintezu ćelijskog zida,
  • stvaranje toksina i enzima.

Membrana je ciljno mesto za dejstvo nekih antibiotika: deterdženti, polimiksin, novobiocin.

 

5. Flagele i fimrije bakterije; citoplazma iste

Flagele

Končaste i elastične strukture koje bakteriji omogućavaju da se kreće. Sastavljene su od proteina flagelina, i predstavljaju H antigen. Ovaj protein im najčešće određuje i tipsku specifičnost. Flagele se nalaze na polovima ili po celoj bakterijskoj ćeliji.Osnovna uloga flagela je kretanje. One nisu neophodne za život bakterija. Medicinski značaj:

  • uloga u patogenezi
  • identifikacija nekih vrsta.

Fimbrije

To su izrasline koje pokrivaju bakteriju. Prave su i kraće od flagela, rigidne. Sastavljen su od pilina. Imaju osobine antigena. Obično se nalaze kod Gram negativnih bakterija. Postoje dve vrste pila:

  1. Fimbrije (obični pili). Služe za adheziju, predstavljaju faktor kolonizacije.
  2. Seks pili. Nalaze se kod Gram negativnih i učestvuju u konjugaciji gradeći mostiće između dve bakterije kroz koje prolazi deo DNK.

Pili mogu da izazovu heaglutinaciju.

Aksijalni filamenti

Tvorevine slične flagelama koje se nalaze kod spiroheta. Nalaze se u ćeliji i ne izlaze na površinu. Rigidni su i omogućavaju bakteriji da se kreće kao svrdlo. U viskoznim sredinama su brže od bakterija sa flagelama.

Citoplazma

Sastoji se od matriksa. U njoj se nalaze skladišta rezervne hrane. U citoplazmi se nalaze i njene granule.

Ribozomi u kojima se odvija sinteza proteina. Veličine su 70s sa podjedinicam a30s i 50s. Podjedinice su mesto delovanja nekih antibiotika, jer su ćelije eukariota 80s sa podjedinicama 60s i 40s.

Nukleoid koji nema svoju membranu. Ima cirkularni dvolančani DNK dug oko 1mm.

Plazmidi ekstrahromozomske strukture, imaju dvolančanu DNK. Samostalno se dele.

Transpozoni su delovi DNK koji se lako premeštaju sa jednog na drugo mesto. Nazvani su „džamp geni“. Ne replikuju se samostalno.

 

6. Ćelijski zid – građa, funkcija i značaj

Nalazi se ispod kapsule. Predstavlja višeslojni omotač koji daje oblik bakteriji. Ne poseduju ga Mycoplasme. Gradi ga peptidoglikan. Peptidoglikan se sastoji od N-acetilglikozamina i N-acetilmuraminske kiseline spojeni glikozidnim vezama. Za svaki molekul muraminske kiseline vezan je tetrapeptid koji čine različite D i L aminokiseline. Tetrapeptidi sadrže D izomere, a proteini L-izomere. Dva tetrapeptida su spojena peptidnim vezama koje su ciljno mesto za betalaktamske antibiotike. Pošto se peptidoglikan nalazi samo u bakteriji ne i u ćeliji domaćina mesto je delovanje antibiotika. Glikozidnu vezu između N-acetilglikozamina i N-acetilmuraminske kiseline raskida lizozim.

Ćelijski zid Gram pozitivnih bakterija

Deblji je nego kod Gram negativnih, ali je jednostavnije građe. Sastoji se od:

  • teihoične kiseline,
  • lipoteihoične kiseline,
  • polisaharida (manoza, galaktoza),
  • proteini (imaju ulogu faktora virulencije i služe za identifikaciju unutar vrste M, T, R proteini).

Ćelijski zid Gram negativnih bakterija

Tanji je od zida Gram pozitivnih bakterija, ali ima kompleksniju građu:

  • lipoproteini,
  • fosfolipidi,
  • porini. Kroz njih ulaze esencijalne materije. Zbog težeg prolaska velikih molekula doprinose otpornosti na antibiotike.
  • neporinski proteini
  • lipopolisaharid (LPS):
  • lipid A odgovoran je za toksične efekte. Oslobađa se tokom raspada ćelije.
  • unutrašnji polisaharidi,
  • spoljašnji polisaharidi O antigen koji se koristi u identifikaciji.

Uloga zida

  • daje oblik, štiti bakteriju od mehaničkih uticaja;
  • ima ulogu u deobi,
  • sprečava prodor nekih antibiotika, a može biti ciljano mesto za druge antibiotike;
  • faktor virulencije,
  • omogućava serotipizaciju, dijagnozu, pripremanje vakcina i seruma;
  • razlike u ćelijskom zidu dele bakterije na Gram pozitivne i Gram negativne.

Bojenje po Gramu

  1. osušen razmaz se prelije gencijana ljubičastim,
  2. prelije se Lugolovim rastvorom,
  3. prelije se acetonom (Gram negativne se obezboje),
  4. prelije se karbol-fuksinom (Gram negativne boji u crveno, a Gram pozitivne u plavo-ljubičasto).

Ovo bojenje daje uvid u strukturu bakterija. Pomaže u njenoj identifikaciji, i pri izboru adekvatnog leka.

L-oblici, proto i sferoplasti

Protoplasti su Gram pozitivne bakterije bez ćelijskog zida. Sferoplasti su Gram negativne bakterije bez ćelijskog zida. L-oblici su bakterije koje su izgubile ćelijski zid ili im je oštećen isti, a mogu da se razmnožavaju. Ovakvi oblici mogu biti uzročnici hroničnih infekcija jer antibiotici ne mogu da deluju na njih.

 

7. Spore – sporulacija, germinacija; medicinski značaj

Spore

Rezistentni oblici bakterija koji se formiraju unutar bakterije u nepovoljnim uslovima života. Jedna bakterija formira jednu sporu, a germinacijom opet nastaje jedna bakterija. Nije način razmnožavanja.

Sastav:

  • srž spore,
  • citoplazmatska membrana,
  • sporin zid,
  • korteks,
  • omotač spore,
  • egzosporum.

Sadrži više enzima no obična bakterija. Sadrži puno kalcijum-dipikolinata koji omogućava preživljavanje na visokim temperaturama. Sporulacija predstavlja promene gde vegetativni oblik prelazi u sporu. Germinacija je klijanje spore i nastanak vegetativnog oblika. Medicinski značaj: spore su otporne na sušenje, dezinfekciju. Mogu da prežive temperaturu od 100oC i više sati. U spoljašnjoj sredini mogu da žive dugo. Ovim mehanizmima otežavaju uništenje, i povećavaju rizik od infekcije.