ΙIΙ. Το προκαρυωτικό κύτταρο αρχαία & βακτήρια

Transcript

1 ΙIΙ. Το προκαρυωτικό κύτταρο αρχαία & βακτήρια Γενικά στοιχεία Μορφή Δομή & Οργάνωση Αναπαραγωγή Μεταβολισμός Ταξινόμηση Αλληλεπιδράσεις με το περιβάλλον

2 Προ-καρυωτικοί = προ πυρήνα οι πιο παλιοί, δομικά απλούστεροι και πιο άφθονοι οργανισμοί του πλανήτη Οι πρώτες ενδείξεις ζωής χρονολογούνται στα 3,5 δις χρόνια. Μικροαπολιθώματα διαμέτρου 1-2μm, με πολύ απλή εξωτερική μορφή και εσωτερική οργάνωση Οι πρώτοι οργανισμοί μονοκύτταροι και προκαρυωτικοί, που θυμίζουν τα σημερινά κυανοβακτήρια χωρίς αυτό να σημαίνει ότι υπάρχουν σημερινοί αντιπρόσωποι εκείνων των πρώτων οργανισμών Για περίπου 1,5-2 δις χρόνια αποτέλεσαν τους μοναδικούς ζώντες οργανισμούς της γης Μεγάλη εξελικτική επιτυχία: επιβίωσαν και προσαρμόστηκαν σε τεράστια κλίμακα διαφορετικών συνθηκών, ήταν και είναι οι αφθονότεροι οργανισμοί πάνω στη γη: Βακτήρια στο έντερο ενός ανθρώπου > κύτταρα του ανθρώπινου σώματος! Βακτήρια του στόματος > Είδη θηλαστικών στη γη (~5000 είδη)!

3 Προκαρυωτικοί : Αρχαία & Βακτήρια Καμία από τις σημερινές μορφές προκαρυωτικών οργανισμών δεν αποτελεί αρχέγονη μορφή. Κατά συνέπεια ο όρος «Αρχαία» εκφράζει την εσφαλμένη αρχική ιδέα ότι οι οργανισμοί αυτοί αποτελούσαν αρχέγονη μορφή των σύγχρονων προκαρυωτών Δεκαετία 70: βιοχημικές & γενετικές ενδείξεις 1996: μοριακή ανάλυση γενετικού υλικού ή ευβακτήρια! DOMAINS Carl Woese, ,5 3 ~2

4 Κοινά και στις τρεις ομάδες: Γλυκόλυση Hμισυντηρητικός διπλασιασμός DNA Πρωτεϊνοσύνθεση βασισμένη στον ίδιο γενετικό κώδικα Ριβοσώματα Πλασματικές μεμβράνες Οι προκαρυωτικοί οργανισμοί: Έλλειψη πυρήνα, αλλά πλασμίδια και κυκλικό DNA Έλλειψη κυτταροσκελετού άρα απουσία μιτωτικής διαίρεσης Έλλειψη οργανιδίων εγκλεισμένων σε μεμβράνες, άρα όχι βιοχημικές διεργασίες με ξεχωριστά συστήματα

5 Χαρακτηριστικά Βακτήρια Αρχαία Ευκάρυα Πυρήνας / Οργανίδια όχι όχι ναι Πεπτιδογλυκάνες στα κυτ. τοιχ. ναι όχι όχι Μεμβρανικά λιπίδια Εστ. δ. αδιακλάδιστα Αιθερικοί δ. διακλαδιζόμενα Initiator trna Φορμυλο-Met Met Met Ριβοσώματα 70S 70S 80S Εστ. δ. αδιακλάδιστα Οπερόνια ναι ναι Σπάνια (Νηματώδεις) Ιντρόνια (εσόνια) Όχι (?) ναι ναι Πλασμίδια ναι ναι Σπάνια (Saccharomyces) RNA πολυμεράσες μία μία (σχετιζόμενη με τις τρεις των ευκαρυωτών) Ιστόνες σχετιζόμενες με το DNA όχι ναι ναι Ευαισθησία στη στρεπτομυκίνη ναι όχι όχι Μεθανογενή όχι ναι όχι Δέσμευση αζώτου ναι ναι όχι Φωτοσύνθεση μέσω χλωροφύλλης ναι όχι ναι πολλές

6 Οι προκαρυωτικοί οργανισμοί είναι σημαντικοί για μια σειρά μοναδικών χαρακτηριστικών τους: Πάνω από 5000 είδη Επιβιώνουν στα πιο ακραία περιβάλλοντα (οξειδωτικά/αναγωγικά, θερμά/ψυχρά, αερόβια/αναερόβια, όξινα/αλκαλικά, ηφαίστεια, μέγαλα θαλάσσια βάθη, μέσα σε άλλους οργανισμούς, υψηλές αλατότητες κλπ) εξαιτίας των πολλών και διάφορων βιοχημικών προτύπων που διαθέτουν Οι μόνοι αζωτοδεσμευτικοί οργανισμοί Πρωτεύων ρόλος στην ανακύκλωση N, C, S Το μεγαλύτερο μέρος της φωτοσύνθεσης πάνω στη γη από κυανοβακτήρια Σημαντικός ρόλος στην πέψη διαφόρων ουσιών (συμβιωτικά βακτήρια)

7 Μορφή Μεμονωμένα Ζεύγη Τσαμπιά (σταφυλόκοκκος) Αλυσίδες κόκκοι βάκιλοι 1-15 μm Μυκόπλασμα 0.3 μm Σπειρύλλια Χωρίς κυτ. τοίχωμα, σε διάφορα σχήματα και αερόβια

8 Δομή και λειτουργία Τι βλέπουμε; Μία περιοχή του κυκλικού μορίου DNA (πυρηνοειδές, 1mm, nt s) συνδεδεμένη με την πλασματική μεμβράνη μέσω ενός ενζυμικού συμπλόκου, του μεσοσώματος Χαρακτηριστική σύσταση για κάθε είδος ¼ της κυτταροπλασματικής μάζας πλασμίδια Επίσης έγκλειστα, μαστίγια, σμήριγγες, χρωματοφόρα, καψίδια (γλυκοκάλυκας) Όταν το πλασμίδιο μπορεί να ενώνεται με το βασικό DNA λέγεται επίσωμα 1. Προσκόλληση 2. Προστασία από ξηρασία και ανοσοποιητικό του ξενιστή Τι δεν βλέπουμε; οργανίδια κυτταροσκελετό

9 προκαρυωτική πλασματική μεμβράνη γενικά οιάζει στη δομή της με την ευκαρυωτική φωσφολιπιδιακή διπλοστιβάδα) αλλά: Στα αρχαία η γλυκερόλη είναι L (και όχι D), συνδέεται με αιθερικούς δεσμούς (και όχι εστερικούς) με διακλαδιζόμενα μόρια ισοπρενίου -C 5 (και όχι λιπαρού οξέος) : μοναδικές ιδιότητες! ΑΡΧΑΙΑ EYKAΡΥΑ & BAKTHΡΙΑ Έχει ένζυμα που συνθέτουν το κυτταρικό τοίχωμα Δημιουργεί εσωτερικές αναδιπλώσεις, πάνω στις οποίες γίνεται η κυτταρική αναπνοή (αερόβια βακτήρια) και η φωτοσύνθεση (φωτοσυνθετικά βακτήρια) Δεν έχει χοληστερόλη Δεν μπορεί να κάνει φαγοκύτωση

10 Η πέψη είναι πάντα εξωκυτταρική με έκκριση λυτικών ενζύμων. Η είσοδος των προϊόντων της εξωκυτταρικής πέψης μπορεί να γίνει: 1. Με τη βοήθεια μεταφορικών πρωτεϊνών, των διαπερασών, λόγω της βαθμίδωσης ηλ. φορτίου (πρωτονίων) κατά μήκος της μεμβράνης 2. Με ενεργητική μεταφορά (δηλ. με κατανάλωση ATP) και με τη βοήθεια μεταφορικών και περιπλασματικών πρωτεϊνών 3. Με τη βιοχημική αλλαγή τους κατά το πέρασμά τους διαμέσου της κυτταρικής μεμβράνης (μετατόπιση ομάδας)

11 Το προκαρυωτικό κυτταρικό τοίχωμα: Πολύ σκληρό περίβλημα που επιτρέπει υψηλές ωσμωτικές πιέσεις Αποτελείται από στιβάδα πεπτιδογλυκάνης: πολυμερή αμινικών σακχάρων (Ν-ακετυλομουραμικό /Ν-ακετυλογλυκοζαμίνη) και πεπτιδίων. Αυτό το πολυμερές σχηματίζει ένα πλέγμα που καλύπτει όλο το κύτταρο Διαφορετική σύσταση ανά είδος και γενετικός έλεγχος Η λυσοζύμη του σάλιου λύει τα βακτηριακά κύτταρα διαλύοντας την πεπτιδογλυκάνη (φυσική άμυνα του οργανισμού) Τα περισσότερα αρχαία δεν έχουν πεπτιδογλυκάνες. Σε κάποια ψευδο-πεπτιδογλυκάνη και πολλές πρωτεΐνες, Στα ευκαρυωτικά κυτταρίνη, στους μύκητες χιτίνη

12 Διάκριση βακτηρίων με βάση το στρώμα πεπτιδογλυκάνης Χρώσεις Gram Η χρώση Gram είναι πολύ σημαντική για την αναγνώριση και κατάταξη άγνωστων βακτηριακών δειγμάτων Gram + Gram - Περίπλασμα: διαθέτει πεπτικά & μεταφορικά ένζυμα και άλλα που διακρίνουν κλινή χημ. ουσιών του περιβάλλοντος (επικοινωνία)

13 Gram +: εντεριοβακτήρια, σταφυλόκοκκοι, στρεπτόκοκκοι, κλωστρίδιο Gram - : Salmonella, Vibrio, Klebsiella, Helicobacter Διάφορες χρώσεις που βάφουν διαφορικά προκαρυωτικούς οργανισμούς και κύτταρα

14 Η σύσταση, δομή και λειτουργία των κυτταρικών τοιχωμάτων των προκαρυωτικών οργανισμών δίνει πολύ καλό πεδίο στην ιατρική έρευνα για την αντιμετώπιση ασθενειών προερχόμενων από παθογόνα βακτήρια ΓΙΑΤΙ?????? Τα διαφορετικά χαρακτηριστικά των κυτ. τοιχωμάτων των προκαρυωτικών είναι δυνατό να σχετίζονται με την πλόκληση ασθενειών. Επιπλέον, φάρμακα που εμπλέκονται σε αυτές δεν είναι πιθανό να δημιουργούν επιπλοκές στα ευκαρυωτικά κύτταρα του ασθενούς. π.χ. αμπικιλίνη, πενικιλίνη... εμπλέκονται στη σύνθεση των πεπτιδογλυκάνων

15 Η κίνηση των προκαρυωτικών: παθητικά (παρασυρόμενα από άλλους οργανισμούς) ή ενεργητικά τακτισμός (φωτο-/χημειο-). Ελεγχόμενος από φυσικές συνθήκες και την απόκριση του οργανισμού σε αυτές λόγω διαφορετικού ρυθμού σύνθεσης ATP ελικοειδής κίνηση με αξονικά νημάτια (ενδομαστίγια) πολυσακχαριτικό εξωτ. στρώμα (μυξοβακτήρια) κυστίδια αέρα για την κάθετη κίνηση στο νερό (κυανοβακτήρια) σπειροχαίτη

16 Ο πιο κοινός τρόπος κίνησης είναι με μαστίγια. Αποτελούνται από φλαζελλίνη και είναι εξωκυτταρικές δομές, σε αντίθεση με τα μαστίγια των ευκαρυωτικών που περιβάλλονται από πλασματική μεμβράνη και άρα θεωρούνται εσωκυτταρικά!)

17 Αναπαραγωγή Κυτταρική διαίρεση: Βασική διαδικασία η διχοτόμηση Αυτή περιλαμβάνει: Αύξηση κυτταροπλασματικών δομών Συνεχής πολ/σμός DNA (x2, x4, πριν την κυτ. διαίρεση) Σύνδεση κυκλικών DNA μέσω του μεσοσώματος στην κυτταρική μεμβράνη για ισοδιανομή του γενετικού υλικού στα θυγατρικά κύτταρα [Απουσία μιτωτικής ατράκτου και λοιπών διαδικασιών μίτωσης] Αποικοδόμηση κυτ. τοιχώματος στη μέση του κυττάρου και πάνω από το σημείο πρόσδεσης του DNA με την πλασματική μεμβράνη Διπλασιασμός των σημείων πρόσδεσης του DNA με την πλ. μεμβράνη Περίσφυξη πλασματικής μεμβράνης (διάφραγμα) Δημιουργία νέου κυτ. τοιχώματος Διαίρεση και αποχωρισμός θυγατρικών κυττάρων Πολύ σύντομη & συχνή διαδικασία. E.coli: 20min στους 37 ο C, 1hr σε ΘΔ Πολύ συντηρητική διαδικασία. Εκτός από τυχαίες μεταλλάξεις, η διχοτόμηση οδηγεί σε πιστά αντίγραφα του οργανισμού!

18

19 Πώς ανταλλάσσεται το γενετικό υλικό στους προκαρυωτικούς; Βακτηριακός ανασυνδιασμός ή σύζευξη Διαδικασία που συμβαίνει όταν τα κύτταρα έρχονται σε φυσική επαφή (με ρυθμό 1/10 7 κύτταρα). Μικρής διάρκειας, ώστε μόνο μέρος του γενώματος του ενός ατόμου να περνάει στο άλλο. Συζευκτικά τριχίδια Όχι ανασυνδιασμός γονιδίων, όπως στα ευκαρυωτικά

20 Μεταγωγή Γενικευμένη ή εξειδικευμένη Μετασχηματισμός Μεταφορά πλασμιδίων κατά τη βακτηριακή σύζευξη Τα Gram βακτήρια δέχονται μόνο δίκλωνο DNA ενώ τα Gram+ μόνο μονόκλωνο. Γενικά στη φύση σπάνια ~ δεκτικότητα

21 Αύξηση & κύκλος ζωής

22 Αρ. κυττάρων Στατική φάση Φάση εκθετικής άυξησης Θάνατος Λανθάνουσα φάση 1. Φάση προσαρμογής στο υπόστρωμα 2. Φάση έντονης αναπαραγωγής 3. Τα θρεπτικά αρχίζουν να εξαντλούνται 4. Θάνατος ή σπορογονία χρόνος

23 Η σπορίωση δίνει ένα εξαιρετικό πλεονέκτημα για τη διατήρηση των ειδών σε δυσμενείς συνθήκες αύξησης Το ενδοσπόριο περιλαμβάνει το DNA και συμπυκνωμένο κυτταρόπλασμα και περιβάλλεται από ένα σκληρό περίβλημα με ανώμαλη επιφάνεια. Η λύση του προκαρυωτικού κυττάρου απελευθερώνει το σπόριο, το οποίο έχει εντελώς διαφορετικά χαρακτηριστικά από το πατρικό του κύτταρο: Λανθάνουσα κατάσταση ζωής χωρίς μεταβολική δραστηριότητα. Μηδενικές ανάγκες σε νερό και μηδαμινή συγκέντρωσή του Τρομακτική αντοχή σε λυτικά ένζυμα και ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες (θερμοκρασίας, ξηρασίας, έλλειψης τροφής), λόγω σκληρού περιβλήματος

24 Μεταβολισμός : πολλά και διαφορετικά μεταβολικά πρότυπα Ως προς το Ο 2 : Υποχρεωτικά αναερόβιοι Αεροανθεκτικοί Αναερόβιοι υπό συνθήκες (αναπνοή ή ζύμωση) Υποχρεωτικά αερόβιοι Ως προς την πηγή ενέργειας: Φωτοαυτότροφοι (ενέργεια: φως & άνθρακας: CO 2 ) κυανοβακτήρια κ.ά. Φωτοετερότροφοι (ενέργεια: φως & άνθρακας: οργανικές ενώσεις από άλλους οργανισμούς) Χημειοαυτότροφοι (ενέργεια: ανόργανες ενώσεις N, S & άνθρακας: CO 2 ) οργανισμοί που ζουν σε μεγάλα βάθη των ωκεανών και χρησιμοποιούν το H 2 S που ελευθερώνεται από ηφαιστειακές αναβλίσεις Χημειοετερότροφοι (πηγή ενέργειας και άνθρακα: οργανικές ενώσεις) - η πλειονότητα των προκαρυωτικών

25 Φωτοαυτότροφοι 6CΟ 2 + 6Η 2 Ο = C 6 Η 12 Ο 6 + 6Ο 2 + natp H 2 S Τα κυανοβακτήρια έχουν χλωροφύλλη α και απορροφούν ακτινοβολία στα ίδια μήκη κύματος όπως και τα φυτά/φύκη. Παράγουν Ο 2 Αντίθετα, τα υπόλοιπα φωτοσυνθετικά βακτήρια έχουν βακτηριοροδοψίνη που απορροφά ακτινοβολία σε μεγαλύτερα μήκη κύματος, χωρίς να απελευθερώνουν Ο 2, αλλά άλλα στοιχεία όπως S 2 (π.χ. θειοβακτήρια) επειδή χρησιμοποιούν H 2 S αντί για Η 2 Ο ως δότη πρωτονίων κατά τη φωτοσύνθεσή τους. Ζουν σε μεγάλα θαλάσσια βάθη, κάτω από μεγάλα στρώματα πράσινων φυκών.

26 Χημειοαυτότροφοι Παίρνουν την απαραίτητη ενέργεια από την οξείδωση ουσιών όπως η αμμωνία, τα νιτρικά ιόντα, το υδρόθειο και άλλα Πολλά αρχαία αλλά και βακτήρια ανήκουν σε αυτήν την κατηγορία, τα οποία ζουν στα μεγάλα βάθη των ωκεανών. Οι βιοκοινότητες των υδροθερμικών πηγών κοντά σε ηφαίστεια, σε βάθη > των 2500 μ, όπου δεν υπάρχει φως στηρίζονται ενεργειακά σε αυτούς τους προκαρυωτικούς οργανισμούς ~ πολύ σημαντικός οικολογικός ρόλος.

27 Η ταξινόμηση των Αρχαίων Crenarchaeota Ζούν σε πολύ όξινα περιβάλλοντα (ph 0,9-3) και σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες (60-80 ο C) π.χ. θειούχες πολύ όξινες θερμές πηγές των ωκεανών. Στους 55 ο C πεθαίνουν από το κρύο!!!!

28 Η ταξινόμηση των Αρχαίων Euryarchaeota Μεθανογενή: υποχρεωτικά αναερόβια, μετατρέπουν το CO 2 σε CH 4. Διοχετεύουν το 80-90% του ατμοσφαιρικού μεθανίου στην ατμόσφαιρα! Ζουν σε έλη και βάλτους, καθώς και σε μεγάλα θαλάσσια βάθη, κοντά σε ηφαίστεια (110 ο C), αλλά και εντός του εντέρου των μηρυκαστικών. Συνεισφορά στο φαινόμενο του θερμοκηπίου Ακραία αλόφιλα: ζούν σε περιβάλλοντα με μεγάλη αλατότητα. Μπορούν να κάνουν φωτοσύνθεση παρακάμπτοντας τη χλωροφύλλη και χρησιμοποιώντας βακτηριοροδοψίνη. Αυτό γίνεται όταν το Ο 2 δεν βρίσκεται σε περίσσεια. Thermoplasma: χωρίς κυτταρικά τοιχώματα, αερόβια, θερμόφιλα, ζουν σε χαμηλό ph (στρώματα λιθάνθρακα). Πολύ μικρό γονιδίωμα Korarchaeota, Nanoaerchaeota

29 Εξαιτίας των καροτενοειδών που περιέχουν, τα αλόφιλα αρχαία γίνονται ορατά σαν κόκκινες υδάτινες μάζες

30 Η ταξινόμηση των Βακτηρίων Πολύ δύσκολη η διάκρισή τους μορφολογικά Εύκολη η μεταβολή τους, ανάλογα με το περιβάλλον τους (μέσον ανάπτυξης) Η χρώση κατά Gram είναι ένας τρόπος Διαφορετικά: φωτοσυνθετικά ή μη κίνηση ή ακινησία μονοκύτταρα πολυκύτταρα σχηματισμός σπορίων - διχοτόμηση Μοριακές τεχνικές: 16 φύλα, που αντανακλούν εξελικτικές σχέσεις

31

32 Αλληλεπιδράσεις με το περιβάλλον Κύκλος του Ν ~ αζωτοδεσμευτικά βακτήρια Τα αζωτοδεσμευτικά βακτήρια έχουν τη μοναδική ικανότητα να μετατρέπουν το μοριακό άζωτο σε αμμωνία, νιτρώδη και νιτρικά ιόντα, μορφές του αζώτου που μπορούν να δεσμεύουν τα φυτά ενέργεια ενέργεια Ν 2 ΝΗ 3 ΝΟ 2 - ΝΟ 3 - Αρχαία & βακτήρια Nitrosomonas & Nitrosococcus (στο έδαφος) Nitrobacter Pseudomonas & Bacillus (~ αναερόβιοι υπό συνθήκες)

33 Επίσης: Κύκλος του S από τα φωτοαυτότροφα θειοβακτήρια (αντί για Η 2 Ο χρησιμοποιούν H 2 S) και τα χημειοαυτότροφα αρχαία (αντί για φως χρησιμοποιούν H 2 S) Κύκλος C (επιστροφή του CO 2 στην ατμόσφαιρα, κύκλος μεθανίου στα βάθη των ωκεανών ή στις επιφάνειες των αρκτικών πάγων από μεθανογενή αναερόβια αρχαία) Κυανοβακτήρια: η εμφάνισή τους προκάλεσε δραματικές επιπτώσεις στην ατμόσφαιρα πριν από 2 δις χρόνια, εμπλουτίζοντάς την με οξυγόνο (από 1% σε 21% σήμερα). [Σύγχρονες βιοχημικές έρευνες αποδεικνύουν ότι τα κυανοβακτήρια, έχουν βέλτιστη συγκέντρωση Ο 2 για πολλές βιοχημικές τους αντιδράσεις στο 10%, ενώ απλά αντέχουν και σε συγκέντρωση 21%]

34 Σχέσεις με άλλους οργανισμούς - ~ + Παθογόνοι προκαρυωτικοί συγκαταλλέγονται μόνο στα βακτήρια, ΟΧΙ στα αρχαία! Δισεκατομμύρια βακτήρια κατοικούν μέσα στο ανθρώπινο σώμα, κυρίως σε ανοιχτές κοιλότητες (δέρμα, στόμα, κόλπος, έντερο, μύτη, λαιμός κλπ)!

35 [+] Για πολλούς οργανισμούς τα βακτήρια προμηθεύουν πολύτιμες ουσίες ή επιτελούν σημαντικές αντιδράσεις που οι ίδιοι δεν μπορούν να επιτελέσουν (π.χ. : αζωτοδεσμευτικά βακτήρια φυτά, βακτήρια που προσφέρουν κυτταρινάση σε θηλαστικά για τη διάσπαση της κυτταρίνης, βακτήρια εντέρου στον άνθρωπο για βιταμίνες Β12 & Κ και άμυνα κατά άλλων παθογόνων)

36 Μία ακόμα μορφή συμβίωσης

37 [+] Για πολλούς οργανισμούς τα βακτήρια προμηθεύουν πολύτιμες ουσίες ή επιτελούν σημαντικές αντιδράσεις που οι ίδιοι δεν μπορούν να επιτελέσουν (π.χ. : αζωτοδεσμευτικά βακτήρια φυτά, βακτήρια που προσφέρουν κυτταρινάση σε θηλαστικά για τη διάσπαση της κυτταρίνης, βακτήρια εντέρου στον άνθρωπο για βιταμίνες Β12 & Κ και άμυνα κατά άλλων παθογόνων) Λόγω των ειδικών ενζυμικών τους συστημάτων χρησιμοποιούνται ευρύτατα στη βιομηχανία γαλακτοκομικών (γαλακτική ζύμωση), κονσερβοποιία (οξική ζύμωση), βιομηχανία υφασμάτων (βουτυρική ζύμωση) Παραγωγή αντιβιοτικών και φαρμάκων Βιοτεχνολογία για γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς Σημαντικότατο εργαλείο έρευνας στη μοριακή βιολογία, και μικροβιολογία (E. coli!)

38

39 [-] (~μόνο βακτήρια) Μέχρι την ανακάλυψη των αντιβιοτικών, μεταδοτικές και θανατηφόρες ασθένειες οφειλόμενες σε βακτηριακές μολύνσεις από παράσιτα αποδεκάτισαν τεράστιους πληθυσμούς μέσα στην ανθρώπινη ιστορία Λέπρα (Mycobacterium leprae) Πανώλη (Yersinia pestis) Χολέρα (Vibrio cholerae) Σύφιλη (Treponema pallidum) Φυματίωση (Mycobacterium tuberculosis) Βλεννόρροια (Neisseria gonorrhoeae) Εκτός από τα παράσιτα υπάρχουν και παθογόνα βακτήρια που μεταφέρονται στον ανθρωπο από χαλασμένες τροφές (π.χ. Salmonella, Clostridium κ.ά.)

40 Η παθογένεια εξαρτάται από δύο παράγοντες: 1. Toxigenicity: παραγωγή τοξικών ουσιών για τον ξενιστή π.χ. (Salmonella, τυφοειδής πυρετός και γαστρεντερίτιδα), (Clostridium, αλλαντίαση) 2. Invasiveness: ρυθμός και ευκολία αναπαραγωγής (πολλαπλές θέσεις) στον ξενιστή (π.χ. βακτήριο του άνθρακα)

41 Τα αντιβιοτικά Alexander Fleming (1928) - πενικιλίνη Οργανικά μόρια που ανήκουν σε διαφορετικές οικογένειες και έχουν ασυνήθιστες δομές Το 85% των σπορογόνων οργανισμών παράγουν αντιβιοτικά και διαθέτουν τα ένζυμα παραγωγής των πολύπλοκων αυτών δομών ~50 φυσικά, 150 συνθετικά Συγκεκριμένο φάσμα δράσης που συνήθως παρεμβάλλεται στη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων (20%), πρωτεϊνών (50%), πεπτιδογλυκάνων (10%) ή σε άλλες μεταβολικές οδούς (π.χ. μεταφορά ιόντων κατά μήκος των πλασματικών μεμβρανών) Πενικιλίνη πολύ αποτελεσματική εναντίον των Gram + βακτηρίων

42 Προβλήματα στην καταπολέμηση των παθογόνων βακτηρίων Μάχη μεταξύ εξειδίκευσης αντιβιοτικών βακτηριακών στελεχών Μεταλλαξιγένεση, γρήγορος πολ/σμός, μεταφορά μεταλλαγμένων γονιδίων μέσω πλασμιδίων, φυσική επιλογή των ανθεκτικών στελεχών Σταθερότητα βακτηριακών πληθυσμών λόγω δημιουργίας πολυσακχαριτικού φιλμ (βιοφίλμ ή βιοϋμένιο) που συγκρατεί τα άτομα και τα προστατεύει από τα αντιβιοτικά (αδιαπερατότητα) ~ οδοντική πλάκα, φακοί επαφής, λάμες ή πλαστικά μοσχεύματα

43