ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΒΑΚΤΗΡΙΑΚΟΥ. Γεώργιος Φιλιούσης Επίκουρος Καθηγητής Τμήμα Κτηνιατρικής Α.Π.Θ

Transcript

1 ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΒΑΚΤΗΡΙΑΚΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ Γεώργιος Φιλιούσης Επίκουρος Καθηγητής Τμήμα Κτηνιατρικής Α.Π.Θ

2 Βασικά σημεία παρουσίασης Τα βακτήρια είναι οργανισμοί προκαρυωτικοί, μονοκύτταροι, απλής δομής και σχήματος. Τα νουκλεϊκά οξέα και τα οργανίδια τους δεν περικλείονται από μεμβράνες. Η παρουσία του κυτταρικού τοιχώματος είναι μεγάλης σημασίας για την επιβίωση και ταυτοποίηση του βακτηρίου. Εξωτερικά του κυτταρικού τοιχώματος βρίσκονται βοηθητικά οργανίδια ( βλεφαρίδες-ινίδια) μεγάλης σημασίας για την παθογόνο δράση του βακτηρίου. Υπό αντίξοες συνθήκες κάποια βακτήρια σχηματίζουν ανθεκτικές μορφές ( σπόροι).

3 Κύτταρο Κύτταρο η μικρότερη μονάδα ζωής Με βάση την οργάνωση τα κύτταρα ταξινομούνται: Ευκαρυωτικό - Ζώα, φυτά, μύκητες, πρωτόζωα, τα περισσότερα φύκη. Προκαρυωτικό Βακτήρια, ελάχιστα φύκη. Dr.T.V.Rao MD 3

4 Κύτταρο Σχηματική απεικόνιση τυπικού ευκαρυωτικού κυττάρου. Οργανίδια: (1) πυρηνίσκος (2) πυρήνας (3) ριβόσωμα (4) κυστίδιο (5) Σκληρό ενδοπλασματικό δικτυωτό (ER) (6) Συσκευή Golgi (7) Σκελετός κυτταροπλάσματος (8) Μαλακό ενδοπλασματικό δικτυωτό (ER) (9) Μιτοχόνδριο (10) vacuole (11) κυτταρόπλασμα (12) Λυσόσωμα (13) Κεντριόλια

5 Κύτταρο Το προκαρυωτικό κύτταρο: Μικρότερο και απλούστερο του ευκαρυωτικού. Περιβάλλεται από κυτταρική μεμβράνη και κυτταρικό τοίχωμα. Δε διαθέτει πυρήνα Τα οργανίδια δεν περιβάλλονται από μεμβράνη Διαθέτει αναλογικά ως προς το όγκο του μεγάλη επιφάνεια :θρεπτικά συστατικά διαχέονται στο κυττόπλασμα 5

6 Κύτταρο Χαρακτηριστικό Προκαρυωτικό Ευκαρυωτικό Πυρηνική μεμβράνη Απουσία Παρουσία Πυρήνας Πυρηνίσκος Απουσία Παρουσία Χρωμόσωμα Ένα και κυκλικό Ένα ή περισσότερα σε ζεύγη και ευθεία Κυτταρική διαίρεση Περίσφιξη Μίτωση Κυτταρική μεμβράνη Δομή Λειτουργία Διπλή φωσφολιπιδική στιβάδα χωρίς στερόλες Μη ικανή για ενδοκύττωση και εξωκύττωση Διπλή φωσφολιπιδική στιβάδα με στερόλες Ικανή για ενδοκύττωση και εξωκύττωση 6

7 Κύτταρο Χαρακτηριστικό Προκαρυωτικό Ευκαρυωτικό Μιτοχόνδρια Απουσία Παρουσία Λυσοσώματα Απουσία Παρουσία Συσκευή Golgi Απουσία Παρουσία Κυτόπλασμα Ενδοπλασματικό δικτυωτό Απουσία Παρουσία Λυτικά κυστίδια Απουσία Παρουσία Ριβοσώματα 70 S 80 S 7

8 Κύτταρο Χαρακτηριστικό Προκαρυωτικό Ευκαρυωτικό Κυτταρικό τοίχωμα Οργανίδια κινητικότητας Παρουσία Σύνθεση Ναι Πεπτιδογλυκάνη Σύμπλεγμα υδατανθράκων Οχι σε ζώα & πρωτόζωα Ναι σε φυτά, μύκητες & φύκη Σελουλόζη ή χιτίνη Βλεφαρίδες Ναι Ναι 8

9 Τα βακτήρια είναι προκαρυωτικοί μονοκύτταροι οργανισμοί Το μέγεθος τους είναι σε επίπεδο μm Οι μακροσκοπικά ορατές δομές τους Οι μακροσκοπικά ορατές δομές τους ονομάζονται αποικίες (καλλιέργεια σε θρεπτικά υλικά)

10 Βακτήρια και αποικίες

11 Ταξινόμηση βακτηρίων σε σχέση με τη μορφολογία τους Κόκκοι (σφαιρικό :Staphylococcus spp.) Βακτηρίδια (επίμηκες :Escherichia coli) Κοκκοβακτηρίδια ( ωοειδές: Listeria spp) Δονάκια ( επίμηκες σε κάμψη :Campylobacter spp.) Σπειρίλια (επίμηκες με πολλές κάμψεις: Spirillum spp. ) Σπειροχαίτες(μορφή κυκλικής σπείρας:leptospira spp.) Βακτήρια με περισσότερες από μία μορφές ονομάζονται πλεομορφικά βακτήρια

12 Ταξινόμηση βακτηρίων σε σχέση με τη μορφολογία τους

13 κόκκος Διπλόκκοκος Στρεπτόκκοκος Σταφυλόκκοκος Τετράκκοκος Σάρκινα

14

15 Μέγεθος βακτηρίων Μονάδα μέτρησης του βακτηρίου είναι το micron (micrometre, µm) Βακτήρια ιδιαίτερης σημασίας για την κτηνιατρική έχουν μέγεθος: µm ως προς τη διάμετρο 3 5 µm ως προς το μήκος

16 Φάκελος: Κυτταρική μεμβράνη+ Κυτταρικό τοίχωμα+ελυτρο

17 Κυτταρική μεμβράνη Σχηματισμός πάχους 5-10 nm, μεταξύ κυτταρικού τοιχώματος και κυτταροπλάσματος Αποτελείται από λιποπρωτείνες (φωσφολιπίδια και πρωτεΐνες) και ελάχιστους υδατάνθρακες Διπλή στιβάδα με τις υδρόφοβες ομάδες φωσφολιπιδίων στο εσωτερικό και τις υδρόφιλες ομάδες προς το εξωτερικό τμήμα της κυτταρικής επιφάνειας. Λειτουργικότητα ημιδιαπερατής μεμβράνης: Ελέγχει την είσοδο και έξοδο των μεταβολιτών Διατηρεί τη διαφορά στο φορτίο μεταξύ εξωτερικού (+) και εσωτερικού του κυττάρου (-). Επιτελούνται διάφορες βιοχημικές διεργασίες ( πχ σύνθεση κυτταρικού τοιχώματος- έκκριση ενζύμων)

18 Κυτταρική μεμβράνη

19 Μεταφορά ουσιών διαμέσου της κυτταρικής μεμβράνης Βασικός κανόνας: οι ουσίες μεταφέρονται από περιοχή υψηλής ( έξω από το κύτταρο) σε περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης ( μέσα στο κύτταρο). Το φαινόμενο καλείται διάχυση. Για τη μεταφορά ουσιών από περιοχή χαμηλής σε περιοχή υψηλής συγκέντρωσης απαιτείται ενέργεια: ATP. Το φαινόμενο καλείται ενεργητική μεταφορά 19

20 Κυτταρικό τοίχωμα Εξωτερικά τα βακτήρια περιβάλλονται από το κυτταρικό τοίχωμα. Πρόκειται για διαπερατή μεμβράνη, που γειτνιάζει με την κυτταροπλασματική μεμβράνη. Ο χώρος μεταξύ κυτταρικού τοιχώματος και κυτταροπλασματικής μεμβράνης λέγεται περιπλασματικός χώρος. Με βάση τη σύσταση του διακρίνουμε δύο τύπους κυτταρικού τοιχώματος.

21 Πρώτος τύπος Κυτταρικό τοίχωμα Gram+ βακτηρίων Παχύ στρώμα πεπτιδογλυκάνης Πολύ μικρός περιπλασματικός χώρος Τειχοϊκά οξέα Λιποτειχοϊκά οξέα 21

22 Δεύτερος τύπος κυτταρικού τοιχώματος Gram- βακτήρια. Λεπτό στρώμα πεπτιδογλυκάνης. Μεγαλύτερος περιπλασματικός χώρος γεμάτος με ζελατινώδη ουσία ( περίπλασμα) Έξω από την πεπτιδογλυκάνη υπάρχει δεύτερη μεμβράνη ίδιας δομής με την κυτταροπλασματική ( ονομάζεται εξωτερική μεμβράνη). Η εξωτερική μεμβράνη φέρει ανοίγματα ( πορίνες) Φέρει τις λιποπολυσακχαρίτες (lps) 22

23 Gram+ VS Gram-

24 Λειτουργικότητα Κυτταρικού τοιχώματος Το κυτταρικό τοίχωμα: διατηρεί σταθερό το σχήμα των βακτηρίων. προστατεύει μηχανικά την εύθραυστη κυτταροπλασματική μεμβράνη από την οσμωτική πίεση που εξασκείται από το κυτταρόπλασμα. μετέχει στο μεταβολισμό του μικροβίου, αφού επιτρέπει τη δίοδο των ουσιών προς το εσωτερικό ή το εξωτερικό του κυττάρου ( στα Gram-μέσω των πορινών) διεγείρει το ανοσοποιητικό σύστημα του ξενιστή (Τειχοϊκά οξέα και λιποπολυσακχαρίτες και πρωτείνες έχουν μεγάλη αντιγονικότητα)

25 Έλυτρο Εξωτερικά του κυτταρικού τοιχώματος Aποτελείται από πολυσακχαρίτες (ονομάζεται και γλυκοκάλυκας) Ανάλογα με το είδος του βακτηρίου εμφανίζεται ως συνεχής ( συνεχές έλυτρο) η ως μη συνεχής στοιβάδα (S layer) Ανάλογα με το είδος του βακτηρίου παρατηρείται συνεχώς ή υπό ορισμένες συνθήκες

26 Συνεχές έλυτρο Μη συνεχές έλυτρο ( S layer)

27 Λειτουργικότητα ελύτρου Διευκολύνει την προσκόλληση του βακτηρίου στους βλεννογόνους και στις επιφάνειες Προστατεύει το βακτήριο από τα φαγοκύτταρα του ξενιστή Αποτελεί αποθήκη θρεπτικών συστατικών Αποτελεί αποθήκη νερού, με το οποίο εκπλύονται οι υδρόφοβες τοξικές ουσίες (απορρυπαντικά-απολυμαντικά)

28 Κυτταρόπλασμα Το κυτταρόπλασμα των βακτηρίων έχει κολλοειδή σύσταση και δεν είναι ομοιογενές. Εντός αυτού παρατηρούνται ο πυρήνας τα ριβοσώματα τα πλασμίδια τα μεσοσώματα διάφορα κοκκία

29 Πυρήνας Δεν υπάρχει πυρηνική μεμβράνη περιβάλλουσα τον πυρήνα. Η πυρηνική ουσία αποτελείται από δίκλωνο DΝΑ. Εκτός του DNA του πυρήνα πολλά βακτήρια περιέχουν ανεξάρτητο χρωμωσομικό DNA που ονομάζεται πλασμίδιο

30 Ριβοσώματα Είναι μικρά σωμάτια μεγέθους 16 x 18 nm Αποτελούνται από 2 υπομονάδες τις 30S και 50S. Βρίσκονται μέσα στο κυτταρόπλασμα και στην εσωτερική επιφάνεια της κυτταροπλασματικής μεμβράνης κατά αθροίσματα, τα πολυριβοσώματα Ενώνονται με τα μόρια mrνα για την πρωτεϊνοσύνθεση. Διάφορα αντιβιοτικά αναστέλλουν την πρωτεϊνοσύνθεση των βακτηρίων με τη δράση τους στα ριβοσώματα χωρίς να επηρεάζουν την λειτουργία των ευκαρυωτικών ριβοσωμάτων.

31 Κοκκία Αρκετοί μικροοργανισμοί περιέχουν κοκκία που θεωρούνται πηγές ενέργειας ή εφεδρικές ουσίες διατροφής του μικροβίου. Σε περιπτώσεις αναστολής ή παύσης της μικροβιακής ανάπτυξης από κάποιο παράγοντα τα κοκκία χρησιμοποιούνται από το κύτταρο για το μεταβολισμό του και στην περίπτωση απουσίας πηγής ενέργειας ή άνθρακα επιμηκύνουν την διάρκεια ζωής του. Η ανεύρεση κοκκίων μετά από ειδική χρώση διευκολύνει την αναγνώριση του είδους του μικροβίου.

32 Μεσοσώματα Σακοειδείς εμβαθύνσεις της κυτταροπλασματικής μεμβράνης ( πιθανών αποθήκες του βακτηριακού κυττάρου).

33 Βλεφαρίδες Λεπτότατοι τριχοειδείς ελικοειδείς σχηματισμοί διαμέτρου nm που συνδέονται με την κυτταροπλασματική μεμβράνη και χρησιμεύουν ως όργανα κινήσεως του μικροβίου. Αποτελούνται από πρωτεΐνες που έχουν αντιγονικές ιδιότητες (αντιγόνο Η). Η κίνηση που προσδίδουν οι βλεφαρίδες στα βακτήρια είναι κυματοειδής. Ανάλογα με τη θέση των βλεφαρίδων τα βακτήρια διακρίνονται σε: μονότριχα, αμφίτριχα, λοφιότριχα περίτριχα.

34 Ερώτηση Ποιος ο τύπος του βακτηρίου με βάση τη θέση των βλεφαρίδων? 34

35 Ινίδια Τριχοειδείς σχηματισμοί μικρότεροι των βλεφαρίδων. Αποτελούνται από πρωτεΐνη και ξεκινούν από την κυτταροπλασματική μεμβράνη. Χρησιμεύουν: ως όργανα προσκόλλησης του βακτηρίου τα οποία διευκολύνουν την εγκατάσταση των βακτηρίων στα κύτταρα του ξενιστή. ως όργανα μεταφοράς γενετικού υλικού (σύζευξη βακτηρίων).

36 Σπόρος Αποτελεί την ανθεκτική μορφή του βακτηρίου στις αντίξοες συνθήκες του περιβάλλοντος. Στη διάρκεια του σχηματισμού του παρατηρείται έντονη μεταβολική δραστηριότητα του βακτηρίου, (σύνθεση ειδικών πρωτεϊνών-πύκνωση του γενετικού υλικού). Η δραστηριότητα αυτή ελέγχεται από γονίδια υπεύθυνα για το σχηματισμό του σπόρου, τα οποία αναστέλλουν τον πολλαπλασιασμό των βλαστικών μορφών.

37 Σπόρος Οι σπόροι αποτελούνται από ένα εξωτερικό περίβλημα ανώμαλης και συρρικνωμένης επιφάνειας ( εξωσπόριο). ένα ή δύο σπορικούς μανδύες ανάλογα με το βακτηριακό είδος Το φλοιό, ο οποίος περιέχει πεπτιδογλυκάνη και προσδίδει μεγάλη αντοχή στο σπόρο. το σπορικό τοίχωμα, μια λεπτή μεμβράνη, η οποία κατά τη βλάστηση του σπόρου μετατρέπεται σε κυτταρικό τοίχωμα. το ενδοσπόριο, που αντιστοιχεί στην πυρηνική ουσία, το κυτταρόπλασμα και τα ριβοσώματα.

38 Δομή του σπόρου

39 Εξετάσεις!!!! Ταξινόμηση βακτηρίων σε σχέση με τη μορφολογία τους(slide.12) Λειτουργία Κυτταρικής μεμβράνης (slide.17) Διαφορές στη δομή του κυτταρικού τοιχώματος μεταξύ Gram+ και Gram- βακτηρίων (slides 21,22) Λειτουργία Κυτταρού τοιχώματος (slide.24) Λειτουργία ελύτρου (slide.27) Λειτουργία βλεφαρίδων (slide.33) Λειτουργία ινιδίων (slide.35) Δομή σπόρου (slide.38)