Systém bakterií

GRAMNEGATIVNÍ BAKTERIE S BUNĚČNOU STĚNOU

• • buněčná stěna: peptidoglykanová vrstva + lipopolysacharidová vrstva

  • jejich buněčná stěna neváže stabilně komplex krystalové violeti s jodidem draselným při aplikaci Gramova barvení - jsou zbarveny růžově po dobarvení safraninem

SPIROCHÉTY

• • buňka šroubovicovitá, pohyb pomocí periplasmatické membrány

  • chemoorganotrofové žijící volně nebo sdruženi s hostitelem, některé patogenní

  • zástupci:

    • Borrelia recurrentis - původce návratné horečky, přenos vešmi

    • Borrelia burgdorferi - původce lymské boreliózy, přenos klíšťaty

    • Treponema pallidum - původce syfilis, přenos pohlavním stykem nebo kontaminovanými předměty

    • Leptospira sp. - původce leptospiróz (horečnatá onemocnění domácích zvířat)

    • Spirochaeta sp. - nepatogenní, volně žijící (bahnité řeky, rybníky, jezera, oceány)

SPIRILY

• • buňka šroubovicovitá nebo rohlíčkovitá, pohyb pomocí bičíků

  • aerobní metabolismus s kyslíkem jako konečným akceptorem elektronů

  • zástupci:

    • Bdellovibrio sp. - nepatogenní, predátoři ostatních bakterií

    • Helicobacter pylori - patogen žaludeční sliznice lidí, původce chronické gastritidy, peptidických vředů

    • Campylobacter sp. - u lidí způsobují průjmy, rezervoárem zvířata

GRAMNEGATIVNÍ AEROBNÍ NEBO MIKROAEROBNÍ TYČKY A KOKY

• • chemoheterotrofové rostoucí za obligátně aerobních podmínek, kyslík konečným akceptorem elektronů

  • výskyt v půdě, ve sladké vodě i v moři, na kořenech rostlin, ve střevech, v ústní dutině člověka i zvířat

  • zástupci:

    • Agrobacterium tumefaciens - obsahuje Ti-plazmid, na němž se nachází geny, jejichž produkty vyvolávají tvorbu nádorů na kořenech dvouděložných rostlin

    • Acetobacter aceti, Gluconobacter oxidans - na ovoci a mnoha rostlinách, oxidace etanolu na kyselinu octovou (i průmyslové využití!), hnití jablek a hrušek

    • Azotobacter chroococcum, Azomonas agilis - půdní fixátoři vzdušného dusíku

    • Rhizobium leguminasarum - fixace vzdušného dusíku, symbióza s bobovitými rostlinami v kořenových hlízkách

      • • fixace vzdušného dusíku = proces, při kterém je vzdušný dusík inkorporován do jednoduchých sloučenin využitelných organismy = včleňování vzdušného dusíku do biomasy; energeticky náročná reakce je katalyzována enzymem nitrogenázou, musí probíhat v prostředí bez kyslíku:

    • Bordetella pertussis - nepohyblivé tyčky způsobující černý kašel

    • Brucella abortus - původce brucelózy (zmetání hovězího dobytka)

    • Francisella tularensis - původci tularémie („zaječí nemoc“), patogenní pro drobné hlodavce, přenosná na člověka

    • Legionella pneumophila - původce „legionářské nemoci“, výskyt i ve sprchových hlavicích či rozvodech teplé vody

    • Neisseria gonorrhoae - původce kapavky, přenos pohlavním stykem

FAKULTATIVNĚ ANAEROBNÍ GRAMNEGATIVNÍ TYČKY

• • aerobní respirace, při anaerobióze fermentace

  • volně žijící nebo v asociaci se zvířetem/člověkem/rostlinou, některé patogenní

  • zástupci:

    • Escherichia coli - běžný komenzál tlustého střeva člověka i jiných savců, některé kmeny však mohou být původci průjmových onemocnění

    • Klebsiella pneumoniae - oportunní patogen způsobující pneumonii a infekci močových cest

    • Salmonella typhimurium, S. enteritidis - původci enterokolitid (akutních zánětů tenkého a tlustého střeva) a gastroenteritid (salnonelózy)

    • Salmonella typhi - původce břišního tyfu

    • Shigella dysenteriae - původce bacilární dyzenterie (střevní úplavice)

    • Yersinia pestis - původce moru, přenos blechami

    • Vibrio cholerae - původce cholery

    • Photobacterium phosphoreum - nepatogenní bioluminiscentní bakterie ze střev mořských živočichů

    • Haemophilus influenzae - původce meningitidy

    • Zymomonas sp. - způsobuje zkažení piva, jablečného moštu, vína... zkvašením cukrů na etanol

    • Serratia marcescens - produkuje červený pigment prodigiosin

GRAMNEGATIVNÍ ANAEROBNÍ TYČKY

• • chemoheterotrofové získávající energii většinou fermentací

  • zástupci:

    • Thermotoga sp. - nesporulující, hypertermofilní (optimum 70–80 °C), mořské druhy rostou ještě při koncentraci 3,75 % NaCl v horkých pramenech

    • Bacteroides sp. - energii získávají zkvašováním sacharidů, výskyt v poraněných dásních, slepém střevě, bachoru

DESULFOBAKTERIE

• • obligátní anaerobové redukující sírany nebo síru na sirovodík

  • chemoheterotrofové, jako zdroj dusíku využívají amonné soli

  • výskyt v bezkyslíkatých sedimentech, ve spodních vrstvách sladkých vod

  • zástupci:

    • Desulfovibrio sp. - výskyt v naftových polích, v průmyslových vodních zařízeních, ve střevech živočichů

    • Thermodesulfovibrio sp. - termofilní druh (optimum 65–70 °C)

RICKETTSIE A CHLAMYDIE

• • obligátní paraziti v obratlovcích a členovcích (u rickettsií vystupují jako přenašeči vši či blechy)

  • životní cyklus chlamydií má 2 fáze: infekční elementární tělísko + vegetativní retikulární tělísko

  • zástupci:

    • Rickettsia prowazekii - původce skvrnitého tyfu, úmrtnost 40 %

    • Rickettsia typhi - původce tyfu, příznaky podobné předchozímu, mírnější průběh

    • Chlamydia trachomatis - původci očního trachomu (chronický zánět očních spojivek a rohovky)

    • Chlamydia psittaci - původce psitakózy („papouščí nemoc“), možný přenos na člověka

    • Chlamydia pneumoniae - původce pneumonie, bronchitidy, zánětů horních cest dýchacích

ANOXYGENNÍ FOTOTROFNÍ BAKTERIE

• • obsahují bakteriochlorofyly a karoteny, využívají sluneční záření jako jediný zdroj energie, neobsahují fykobiliny

  • fotosyntetické pigmenty umístěny v plazmatické membráně (podskupina 4.), v intraplazmatickém membránovém systému (podskupina 1.–3.) nebo v chlorozomech (podskupina 5.–6.)

  • výskyt v bezkyslíkatých částech vlhké půdy, ve sladkovodním i mořském prostředí, v brakických vodách, v prostředí o vysoké koncentraci solí

  • skupina se dělí do sedmi podskupin:

    • 1. purpurové sirné bakterie ukládající síru uvnitř buněk - sulfid/síra jako donor elektronů pro asimilaci oxidu uhličitého, síru ukládanou dovnitř buněk potom oxidují na síran, obsahují bakteriochlorofyl a a b + karotenoidy, za aerobních podmínek schopny chemotrofního růstu; zástupci: Amoebobacter sp., Chromatium sp., Thiospirillum sp.

    • 2. purpurové sirné bakterie ukládající síru vně buněk - sulfid/síra jako donor elektronů pro asimilaci oxidu uhličitého, síru ukládají vně buněk, obsahují bakteriochlorofyl a a b + karotenoidy; zástupce: Ectothiorhodospira sp.

    • 3. purpurové nesirné bakterie - donorem elektronů a zdrojem uhlíku jednoduché organické molekuly, za aerobních podmínek schopny chemoheterotrofní výživy, zdrojem dusíku amoniak nebo vzdušný dusík; zástupci: Rhodobacter sp., Rhodocyclus sp.

    • 4. bakterie s bakteriochlorofylem g - striktně anaerobní, heterotrofní, nevyužívají redukované sloučeniny síry, buněčná stěna neobsahuje lipopolysacharidy; zástupce: Helicobacterium sp.

    • 5. zelené sirné bakterie - obligátně anaerobní fotoautotrofové, kultury zelené (bakteriochlorofyl c a d) nebo hnědé (bakteriochlorofyl e); zástupce: Chlorobium sp.

    • 6. multicelulární vláknité zelené nesirné bakterie - buňky zřetězeny do dlouhých vláken schopných klouzavého pohybu, za anaerobních podmínek fotoheterotrofní, za aerobních podmínek chemoheterotrofní, termofilní druhy se vyskytují v alkalických horkých pramenech, mezofilní druhy obývají slané močály, bažiny a sedimenty sladkovodních jezer vystavené slunci; zástupci: Chloroflexus sp., Oscillochloris sp.

OXYGENNÍ FOTOTROFNÍ BAKTERIE

• • obsahují chlorofyl a, využívají světlo jako jediný zdroj energie, během fotosyntézy uvolňují kyslík

  • rozdělují se na dvě skupiny:

  • (a) cyanobakterie (sinice) - obsahují chlorofyl a + fykobiliny (fykocyanin, alofykocyanin, fykoerytrocyanin, fykoerytrin)

  • (b) prochlorofyta - obsahují chlorofyl a a b, ale ne fykobiliny

cyanobykterie (sinice)

• • • fotoautotrofní bakterie s oxygenní fotosyntézou (vzniká kyslík)

    • produktem fotosyntézy glykogen, zřídka poly-beta-hydroxybutyrát

    • buňky řady druhů mohou diferencovat na heterocysty (probíhá v nich fixace vzdušného dusíku) a akinety (klidové buňky se silnou buněčnou stěnou)

    • některé schopny klouzavého nebo plazivého pohybu po substrátu (ale ne bičíky)

    • výskyt ve sladké i slané vodě jako plankton nebo bentos v teplotním rozmezí 2–74 °C

    • v letních měsících může dojít k jejich přemnožení ve sladkovodních nádržích bohatých na fosfáty a nitráty (tzv. vodní květ)

    • některé druhy žijí jako endosymbionti eukaryot (s rozsivkami nebo houbami) nebo jejich exosymbionti (s lišejníky, játrovkami)

    • podle morfologických vlastností je můžeme dělit do pěti skupin:

      • chrookokální cyanobakterie (řád Chroococcales): jednobuněčné tyčky nebo koky, buňky jednotlivě nebo v agregátech navzájem držených pouzdrem nebo slizem, rozmnožují se příčným dělením nebo pučením

      • pleurokapsální cyanobakterie (řád Pleurocapsales): jednobuněčné formy množící se vícenásobným dělením uvnitř mateřské buňky, čímž vzniká mnoho malých dceřinných buněk uvolňujících se ven rupturou stěny mateřské buňky

      • vláknité cyanobakterie bez heterocyst (řád Oscillatoriales): tvoří nevětvená vícebuněčná vlákna (tzv. trichomy) bez diferenciace na heterocysty a akinety

      • vláknité cyanobakterie tvořící heterocysty (řád Nostocales): ve vláknitých trichomech dochází k diferenciaci na heterocysty a akinety

      • vláknité cyanobakterie tvořící heterocysty a dělící se ve více rovinách (řád Stigonematales): dělením buněk dochází k větvení trichomů, ty mohou být jednořadové/několikařadové

prochlorofyta

• • • na rozdíl od cyanobakterií obsahují chlorofyl b a neobsahují fykobiliny

    • zástupci:

      • Prochloron sp. - jednobuněčná prochlorophyta

      • Prochlorothrix sp. - vláknitá prochlorophyta

AEROBNÍ CHEMOAUTOTROFNÍ BAKTERIE

• • bezbarvé bakterie oxidující síru (Thiothrix sp., Thiobacillus sp.)

  • bakterie oxidující železo nebo mangan (Gallionella sp.)

  • nitrifikační bakterie (Nitrosomonas sp. oxiduje amoniak na dusitany, Nitrobacter sp. oxiduje dusitany na dusičnany, Nitrococcus sp. oxiduje dusitany na dusičnany)

MYXOBAKTERIE

• • striktně aerobní chemoheterotrofové bez bičíků (vykazují klouzavý pohyb po substrátu - produkce slizu, který zanechávají za sebou)

  • ve vývojovém cyklu se vyskytuje stadium makroskopicky viditelné plodnice (liší se navzájem tvarem, velikostí, pigmentací u různých rodů), která obsahuje myxospory tvaru tyček nebo koků => myxobakterie mají ze všech bakterií nejsložitější vývojový cyklus

  • rozšířeny po celém světě, hojné zvláště v teplém, polosuchém a suchém prostředí (stepi, polopouště subtropických a mírných oblastí)

  • typickým stanovištěm myxobakterií jsou půdy o neutrálním pH, rozkládající se organická hmota (včetně trusu býložravců), hnijící dřevo, sladkovodní prostředí

  • zástupce:

    • Myxococcus sp. - rozkládá ostatní bakterie, kvasinky a některé vláknité houby

GRAMPOZITIVNÍ BAKTERIE S BUNĚČNOU STĚNOU

• • buněčná stěna tvořena pouze silnou vrstvou peptidoglykanu

  • jejich buněčná stěna váže stabilně komplex krystalové violeti s jodidem draselným při aplikaci Gramova barvení - jsou zbarveny většinou modře až tmavě fialově

GRAMPOZITIVNÍ KOKY

• • mezofilní, nesporulující chemoheterotrofové

  • vyskytují se v párech, tetrádách a shlucích

  • zástupci:

    • Staphylococcus aureus - hrozny koků, původce folikulitidy (zánět vlasového váčku a mazové žlázy), karbunklů (rozsáhlé hnisavé ložisko v kůži a podkožní tkáni), impetiga (kožní onemocnění v podobě zánětlivých puchýřků), panaricia (hnisavý zánět prstů), paronychia (zánět nehtového lůžka), puerperální mastitidy (zánět mléčné žlázy kojící ženy), osteomyelitidy (zánětlivé onemocnění kostní dřeně)

    • Streptococcus pneumoniae - diplokoky, původce pneumonie a hnisavé meningitidy

    • Streptococcus pyogenes - řetízky koků, spála, angína, faryngytida (zánět hltanu), pyoderma (hnisavé onemocnění kůže), růže (prudký zánět kůže)

    • Deinococcus sp. - vysoce rezistentní vůči gama-záření

GRAMPOZITIVNÍ TYČKY A KOKY TVOŘÍCÍ ENDOSPORY

• • ve vývoji se vyskytuje stadium extrémně odolné endospory (odolává extrémní teplotě, vyschnutí, tlaku)

• • spora vzniká přímo v mateřské buňce, která posléze hyne (analog eukaryotické apoptózy)

  • příčina vzniku spory: hladovění na uhlík, dusík, fosfor + hodně bakterií v okolí (kompetice o zdroje)

  • změny při sporulaci: zabalení DNA do malé kuličky, tvorba sporového peptidoglykanu, dehydratace (proto se v mikroskopu jeví jako světlolomná tělíska), syntéze kyseliny dipikolinové (tvoří komplexy s vápenatými ionty - zásoba energie při klíčení spory)

  • regulace sporulace: časová regulace transkripční kaskádou sigma-faktorů RNA-polymerázy

  • zástupci:

    • Bacillus anthracis - původce sněti slezinné

    • Clostridium tetani - původce tetanu

    • Clostridium botulinum - původce botulismu (otrava nervové soustavy botulotoxinem)

GRAMPOZITIVNÍ NESPORULUJÍCÍ TYČKY PRAVIDELNÉHO TVARU

• • mezofilní chemoheterotrofové

  • zástupci:

    • Erysipelothrix rhusiopathiae - původce kožní červenky vepřů přenosné na člověka

    • Lactobacillus sp. - využití v potravinářském průmyslu

    • Listeria monocytogenes - intracelulární parazit, původce listeriózy

GRAMPOZITIVNÍ NESPORULUJÍCÍ TYČKY NEPRAVIDELNÉHO TVARU

• • většina jich roste za přítomnosti kyslíku a netvoří endospory

  • zástupci:

    • Corynebacterium diphteriae - původce záškrtu

    • Actinomyces bovis - původce aktinomykózy (tvorba abscesů v různých částech těla)

    • Bifidobacterium sp. - výskyt v ústní dutině a trávicím traktu teplokrevných živočichů

    • Cellulomonas sp. - oxiduje v půdě celulózu

MYKOBAKTERIE

• • aerobní, nepohyblivé, nesporulující, pomalu rostoucí tyčky s náznaky větvení

  • Gramem nebarvitelné, ale historicky řazeny mezi G+ pro absenci lipoproteinové vrstvy

  • zástupce:

    • Mycobacterium tuberculosis - původce TBC

    • Mycobacterium leprae - původce lepry

AKTINOMYCETY

• • tvoří větvící se vlákna (hyfy), shlukují se do mycelia nebo se mohou rozpadat

  • chemoheterotrofové vyskytující se hlavně v půdě

  • zástupci:

    • nokardie - heterogenní skupina, většina druhů tvoří vlákna fragmentující se do kratších elementů, některé tvoří vzdušné mycelium

    • frankie - symbióza s kořeny krytosemenných rostlin, fixace vzdušného dusíku

    • streptomycety - buněčná stěna obsahuje kyselinu diaminopimelovou a glycin, tvoří vzdušné mycelium s dlouhými řetízky spor, významní producenti antibiotik

      • Streptomyces gryseus - producent streptomycinu

      • Streptomyces aureofaciens - producent tetracyklinu

      • Streptomyces venezuelae - producent chloramfenikolu

BAKTERIE BEZ BUNĚČNÉ STĚNY

• • buňky ohraničeny jen plazmatickou membránou, malé rozměry (200 nm), tvarově koky nebo vlákna

  • většina druhů vyžaduje k růstu cholesterol a vyšší karboxylové kyseliny

  • saprofyti, patogeni, napadají i tkáňové kultury

  • zástupci:

    • Ureaplasma urealyticum - vyskytuje se v močové trubici člověka

    • Mycoplasma pneumoniae - původce lidské atypické pneumonie

    • Mycoplasma mycoides - původce pleuropneumonie hovězího dobytka

    • Anaeroplasma sp., Asteroplasma sp. - obligátně anaerobní