Struktura bakterií

Z WikiSkript

Cytoplazma[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Bakteriální buňka.

Cytoplazma prokaryot má obdobné složení jako buněk eukaryotních. Nenacházejí se v ní ale žádné membránové struktury. Bakterie postrádají klasický cytoskelet.

Ribozomy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Bakteriální ribozomy jsou menší než u eukaryot. Jsou tvořeny dvěma podjednotkami 30S a 50S.

  • Jiná stavba než u eukaryot – antibiotika působí jen na bakteriální ribozomy – např. streptomycin, tetracyklin, chloramfenikol, erytromycin, …
  • Tvořeny dvěma podjednotkami: 30S (1 RNA, 21 molekul bílkovin) + 50S (2 RNA, 34 molekul bílkovin) = 70S.
  • 60 % ribozomů u jádra, 30 % při okraji buňky.
  • Počet ribozomů je úměrný rychlosti růstu buňky (konstantní rychlost překladu asi 13 aminokyselin za sekundu).
  • V daném okamžiku přítomna v buňce 1 mRNA svého druhu (celkem 1000), krátká doba života – několik minut – rychlá adaptační odpověď.
  • 1 mRNA = asi 3 bílkoviny.
  • Transkripce a translace mohou probíhat zároveň.

Plazmidy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Jeden nebo více malých kruhových chromosomů, které nejsou nezbytně nutné k přežití a dělení bakterie, jsou nazývány plazmidy. Jsou genetickými endosymbionty. Plazmid má schopnost integrace do chromosomu. V buňce se může nacházet 1–100 plazmidů (plazmidové číslo). Mohou obsahovat geny, které mění vlastnosti bakterie.

  • Tox plazmidy – geny pro produkci toxinů.
  • R plazmidy – rezistentní faktor, geny pro enzymy rozkládající či modifikující ATB.
    • Často součástí transpozonu – bakteriální kmen se může rychle stát nositelem plazmidů mnohočetné rezistence.
    • Často bývají konjugativní – šíření.
  • Col plazmidy – tvorba bakteriocinů (např. kolicinů) zabíjejících jiné bakterie.
  • F-faktor – geny pro tvorbu sex-pili, připojení b. F+ k b. F−, E. coli, salmonely.
  • Plazmidy virulence – tvorba endotoxinu, kolonizačních faktorů.
  • Metabolické plasmidy.

Buňka není sama schopna plazmid vytvořit – může ho získat:

Searchtool right.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Parasexuální děje u bakterií.


Další funkce a využití

Inkluzní tělíska, granula[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • Glykogen,
  • kapénky polybetahydroxymáselné kyseliny – specifická zásobní látka pro bakterie,
  • polyfosfáty,
  • lipidy,
  • vakuoly – nadnášení vodních bakterií.

Spory[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

V některých bakteriích (Bacillus, Clostridium) se mohou nacházet spory.

Searchtool right.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Bakteriální spora.


Hlavní kruhovitý chromosom (nukleoid)[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Searchtool right.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Reprodukce bakterií.

DNA bakterií se nachází volně v cytoplazmě, není obalena membránou, proto nehovoříme o jádře. Je tvořena jedním kruhovým chromosomem. Ten je v tzv. nukleolární oblasti a je uchycen v jednom místě k cytoplazmatické membráně (OriC). Toto místo je označováno jako mesosom.

DNA dvoušroubovice je uzavřená do superhelicity – fyziologická je negativní, tj. více rozvolněná, negativní superhelicita je udržována enzymy topoizomerázami (I – uvolňuje, II – za spotřeby ATP vytváří). Dvoušroubovice je tvořena cca 3 Mbp o délce asi 1–2 mm (stupeň spiralizace závisí na transkripční aktivitě genů, které leží v daném úseku). Velikost genomu bakterií je druhově specifická, pohybuje se kolem šesti až osmi tisíc genů.

Množství proteinů v okolí chromosomu je nekonstantní a závisí na intenzitě proteosyntézy (jsou to zejména DNA (nukleová kyselina) a RNA polymerázy). Zastoupení RNA v okolí chromosomu závisí na počtu aktuálně transkribovaných genů. Rychlost dělení buňky je závislá na frekvenci iniciací replikací (nová může začít ještě během jiné probíhající).

Při dělení se DNA přichycuje na mesosom. Duplikace DNA podléhá negativní regulaci – vyředění inhibitoru replikace v rostoucím objemu buňky. Při poškození DNA je aktivován SOS regulační systém. V klidové nerostoucí buňce je jen jeden haploidní chromosom, mRNA neupravována – vysoká rychlost transkripce.

Bakteriální stěna[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Bakteriální stěna je tvořena několika vrstvami. Protože cytoplasmatická membrána je nezbytnou součástí všech bakterií, ostatní složky bakteriální stěny se mohou a nemusí vyskytovat. Jejich přítomnost může zvyšovat patogenitu mikroba.

Cytoplazmatická membrána[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Sestává se z fosfolipidové dvouvrstvy, kterou prostupují transmembránové proteiny a glykoproteiny. Neobsahuje cholesterol a při nižších teplotách je vyšší podíl nenasycených mastných kyselin. Zastává funkce transmembránového transportu, respirační funkce (zastupuje mitochondrie), zakotvuje rotor bakteriálních bičíků.

Buněčná stěna[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Searchtool right.svg Podrobnější informace naleznete na stránce Buněčná stěna bakterií.

Hlavními složkami bakteriální stěny jsou peptidoglykanové polymery (mureiny), složené z dlouhých disacharidových a kratších peptidových řetězců, které dohromady tvoří jakousi mříž. Stěna zajišťuje tvar bakterií a umožňuje jim přežití v hypotonickém prostředí.

Na jejím složení záleží, zda se bakterie jeví jako G+ nebo G−.

  • Bakterie s lipopolysacharidy a částí proteoglykanů jsou gramnegativní.
  • Bakterie se stěnou pouze z peptidoglykanů jsou grampozitivní.
Searchtool right.svg Podrobnější informace naleznete na stránce barvení podle Grama.

Je přítoma u většiny bakterií, nevyskytuje se u mykoplazmat a L-forem bakterií.

Informace o struktuře bakteriální stěny jsou podstatné pro volbu antibiotik v léčbě bakteriálních infekcí.

Pohybové a adhezní organely[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Vyskytují se jen u některých bakterií. Jejich stavba a funkce se liší od eukaryotních pohybových organel.

Funkce adhezních molekul (adhezinů)
  • Adherence – interakce mezi strukturami na povrchu bakterie.
    • Tkáňový tropismus bakterií, specifická vazba na určité struktury na povrchu buňky.
    • Potřeba správné orientace (negativní náboje adhezinů i receptorů).
    • Adherence není charakteristická jen pro patogenní mikroby.
  • Tvorba biofilmu.
  • Znalost chemické struktury receptorů → možnost blokády pro bakterie.

Extracelulární polymery (glykokalyx)[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Extracelulární polymery se vyskytují jen u některých bakterií (např. E. coli). Přítomnost může být rozhodujícím faktorem patogenity mikroba (Haemophilus influenzae). Tvorba je ovlivňována okolním prostředím. Glykokalyx mívá polysacharidový charakter (pneumokoky, klebsielly, hemofily, …). U Bacillus anthracis je tvořeno polypeptidy. Znázorňuje se negativním barvením (tuš). Kolonie mají mukózní vzhled.

Funkce
  • Adherence (funce adhesinů) – kolonizace hostitele, koagregace bakterií.
  • Tvorba biofilmu.
  • Vzdorování fagocytóze.
  • Rezistence na antibiotika.
Typy
  1. Pouzdro
  2. Sliz – volně nasedající amorfní hmota.
  3. S-vrstva – dlaždicovitý glykoprotein na povrchu buněčné stěny.

Kapsula[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Jen u některých bakterií. Je tvořena polysacharidy. Má ochrannou funkci.

Fimbrie (pili)[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • Umožňují adhezi bakterií na buňky hostitele a k ostaním bakteriím (sex pili).
  • Krátká rigidní dutá vlákna, z proteinových podjednotek pilin, křehká.
  • Jen u G−, desítky až stovky.
  • Funkce adhezinů – schopnost kolonizace hostitele.
  • Vazba na membránové glykoproteiny a glykolipidy.
  • Velmi četné, na povrchu většinou rovnoměrně.
  • Tvorba fimbrií často koordinována s tvorbou jiných nástrojů patogenity (toxiny).
  • Vysoká specifita, pro každý druh bakterie typická.
  • Velmi křehké – neustálá tvorba nových fimbrií – faktor virulence – změna antigenního složení pilinu, únik před protilátkami IgA (protiadherenční).
  • Adherence manózasenzitivní a manózarezistentní (podle možnosti inhibice D-manózou).
  • E. coli (P-fimbrie – pyelonefritida), N. gonorrhoeae, Pseudomonas aeruginosa, Bacteroides, Vibrio.
  1. Sex fimbrie
    • Širší a delší než obyčejná fimbrie.
    • Kódováno tzv. fertilním plazmidem.
    • Přenos DNA mezi bakteriemi (konjugace).
  2. Curli
    • Shluky štíhlých a zprohýbaných vlákének.
    • Na povrchu některých escherichií a salmonel.
    • Vazba sérových bílkovin (sepse).

Nefimbriální adheziny[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Bičíky[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • Jsou tvořeny proteinem flagelinem, mají jednodušší stavbu než u eukaryot. Pohyb bakterie je vyvolán jejich rotací, kterou způsobuje prstenec proteinů v plazmatické membráně kolem úponu bičíku → prstenec reaguje změnou konformace na změnu gradientu H+ iontů.
  • Delší než celá buňka – až 20 μm, tloušťka 20–30 nm.
  • 3 části – vlákno, háček a bazální část:
    1. Vlákno z flagelinu (duté, globulární bílkovina, druhově specifické).
    2. Háček (kolénko) – zpevnění a připojení k bazálnímu tělísku, o 90°.
    3. Bazální tělísko – zakotvení prstenci do stěny (stator) a cytoplazmatické membrány (rotor), liší se u G+ a G− (rozdílná stavba buněčné stěny).
Rozdělení bakterií podle bičíků
  1. Monotricha – jeden na pólu – Vibrium.
  2. Lophotricha – svazek na jednom pólu – Pseudomonas fluorescens.
  3. Amfitricha – svazky na obou pólech – Spirillum minus.
  4. Peritricha – bičíky po celém povrchu – většina (Proteus, Escherichia).
  • Znázornění stříbřením, nepřímý průkaz detekcí pohybu.
  • Axiální vlákna – stavba analogická s bičíkem, ale umístěna pod povrchem buněk – pohyb spirochet.
  • Spirochety se pohybují změnou svého tvaru. Myxobakterie se pohybují pomocí produkovaného sekretu.


Odkazy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Související články[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Zdroj[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • ŠTEFÁNEK, Jiří. Medicína, nemoci, studium na 1. LF UK [online]. [cit. 11. 2. 2010]. <http://www.stefajir.cz>.

Použitá literatura[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

  • HORÁČEK, Jiří, et al. Základy lékařské mikrobiologie. 1. vydání. Praha : nakladatelství Karolinum, 2000. ISBN 80-246-0006-4.