Struktura komórki bakteryjnej struktury komórkowe I ich funkcje



Pobieranie 32.29 Kb.
Data08.05.2016
Rozmiar32.29 Kb.

Struktura komórki bakteryjnej




STRUKTURY KOMÓRKOWE I ICH FUNKCJE


  1. osłony komórkowe:

  • otoczki – egzopolisacharyd,

  • ściana komórkowa,

  • błona cytoplazmatyczna

  1. rzęski,

  2. fimbrie (pili),

  3. przetrwalniki,

  4. wtręty (inkluzje) cytoplazniatyczne,

  5. materiał genetyczny (nukleoid, plazmidy),

  6. cytoplazma, mezosomy, rybosomy

ŚCIANA KOMÓRKOWA

Peptydoglikan (mureina, mukopeptyd) — występuje u wszystkich bakterii z wyjątkiem rodzajów Mycoplasma, Halobacterium oraz form L bakterii. Cząsteczka peptydoglikanu to heteropolimer o złożonej budowie:


  1. Szkielet mureiny – naprzemiennie ułożone reszty N-acetyloglukozoaminy i kwasu N-acetylomuraminowego, połączonych wiązaniami B-1,4 (wiązanie wrażliwe na działanie lizozymu).

  2. Łańcuch tetrapeptydowy – dołączony do kwasu N-acetylomuraminowego (L-alanina, kwas D-glutaminowy, kwas diaminopimelinowy – DAP lub L-lizyna i D-alanina).

  3. Poprzeczne mostki peptydowe – łączą (sieciują) tetrapeptydy sąsiednich łańcuchów peptydoglikanu (np. pentaglicyna u Staphylococcus aureus).

Ściana komórkowa bakterii Gram(+):



  • Peptydoglikan – stanowi 50-90% składników ściany komórkowej (40 warstw),

  • Kwasy tejchojowe zawierające reszty rybitolu lub glicerolu połączone wiązaniami fosfodiestrowymi:

  • rybitolowy kwas tejchojowy (kwas tejchojowy ściany), zbudowany z fosforanu polirybitolu, związany kowalencyjnie z peptydoglikanem,

  • glicerolowy kwas tejchojowy (lipotejchojowy) – zbudowany z fosforanu glicerolu, związany z glikolipidami błony,

  • Kwasy tejchuronowe, zbudowane z reszt kwasów cukrowych (np. kwasu D-glukuronowego),

  • Polisacharydy (mannoza, ramnoza, glukoza, arabinoza itp.),

  • Białka (np. białko M u Streptococcus pyogenes – czynnik wirulencyjny; białko A u Staphylococcus aureus).

Ściana komórkowa bakterii Gram(-):



  • Peptydoglikan – 5-20% składników ściany komórkowej; zwykle pojedyncza warstewka mureiny zlokalizowana w przestrzeni periplazmatycznej.

  • Błona zewnętrzna ściany komórkowej – podwójna warstwa fosfolipidów, w której zewnętrzna warstewka została zastąpiona lipopolisacharydem. W skład błony zewnętrznej wchodzą:

  • lipopolisacharyd (LPS) – zbudowany z 3 części: lipidu A (warunkuje aktywność endotoksyny), oligosacharydu rdzeniowego (antygen wspólny — CA = common antigen) oraz O-swoistego łańcucha bocznego (antygen somatyczny O),

  • białka

  • białka porynowe (np. OmpC) – umożliwiają swobodną dyfuzję cząsteczek przez błonę,

  • białka receptorowe dla bakteriofagów (np. Lam B),

  • białka nieporynowe (np. OmpA, receptor fimbrii płciowych),

  • białka enzymatyczne: proteazy, fosfolipazy, białka wiążące penicyliny – PBP

  • Przestrzeń periplazmatyczna – między błoną wewnętrzną (cytoplazmatyczną) a błoną zewnętrzną; zawiera liczne białka enzymatyczne (transportowe, degradujące (hydrolazy),syntetyzujące.

  • Lipoproteina (LP) — tworzy mostki między peptydoglikanem a błoną zewnętrzną.

Działanie fizjopatologiczne endotoksyn G(-) bakterii jelitowych:



  1. indukcja IL-l (pirogenu endogennego) – gorączka,

  2. leukopenia,

  3. hipotensja,

  4. upośledzenie perfuzji (ukrwienia narządów) i kwasica metaboliczna,

  1. aktywacja dopełniacza na drodze alternatywnej poprzez uczynnienie C3,

  2. rozsiane krzepniecie wewnątrznaczyniowe (DIC) – endotoksyna aktywuje czynnik XII uruchamiając kaskadę krzepnięcia,

  3. wstrząs endotoksyczny – wynik niewydolności wielonarządowej.

OTOCZKI (GLIKOKALIKS, ŚLUZ POLISACHARYDOWY)

Otoczki – bakteryjne egzopolimery (polimery zewnątrzkomórkowe) o grubości 0,2-1,0 um, ściśle związane ze strukturami powierzchniowymi komórki bakteryjnej. Synteza otoczek jest kontrolowana genetycznie, ale może być też zależna od warunków środowiska (np. obecność CO2 indukuje syntezę otoczki u Bacillus anthracis). Szczepy otoczkowe wytwarzają na podłożu stałym kolonie gładkie (typu S), zaś bezotoczkowe kolonie szorstkie (typu R). Otoczki trudno barwią się konwencjonalnymi metodami barwienia. Ich obecność można wykryć stosując:


  • barwienie negatywne (tusz chiński, nigrozyna),

  • barwienie negatywno – pozytywne (metoda Burii-Ginsa),

  • test puchnięcia otoczek (swoiste przeciwciała).

Budowa chemiczna otoczek:



  • otoczki polisacharydowe – większość bakterii otoczkowych (np. Enterobacteriaceae, Streptococcus pneumoniae, Neisseria, Haemophilus) – zbudowane z cukrów obojętnych (heksozy, pentozy), aminocukrów lub kwasów uronowych:

  • homopolimery cukrowe (np. otoczka szczepu E. coli K1 zbudowana z kwasu N-acetyloneuraminowego),

  • heteropolimery cukrowe (otoczki Streptococcus pneumoniae),

  • otoczki peptydowe (niektóre bakterie Gram(+)):

  • Bacillus anthracis (otoczka zbudowana z kwasu D-glutaminowego),

  • Bacillus subtilis (otoczka zbudowana z mieszaniny izomerów D i L kwasu glutaminowego)

Właściwości immunogenne otoczek:

Otoczki bakteryjne indukują odporność humoralną w zakażonym organizmie (produkcja przeciwciał). Ze względu na właściwości serologiczne otoczki wielu gatunków bakterii (np. Enterobacteriaceae) noszą nazwę antygenu K (niem. Kapselantigene).

Różnice w budowie chemicznej otoczek są podstawą wyodrębnienia typów otoczkowych w obrębie określonego gatunku bakterii. Przykłady:



  • Streptococcus pneumoniae – 85 typów otoczkowych,

  • Escherichia coli – ponad 100 typów otoczkowych.

Praktyczne zastosowanie otoczek bakteryjnych w profilaktyce chorób zakaźnych. Przykład: szczepionka. Pneumovax (23 typy serologiczne otoczek Streptococcus pneumoniae), indukuje wysokie miana przeciwciał skierowanych przeciw wielocukrom otoczkowym, utrzymujące się przez 2-3 lata.

Oprócz antygenu K niektóre bakterie tworzą na powierzchni komórek duże ilości śluzu, zbudowanego z polisacharydu, luźno związanego z komórką:



  • antygen M – E. coli,

  • antygen Vi – S. typhi,

  • glikokaliks - Staphylococcus spp.,

  • śluz polisacharydowy (P. aeruginosa).

Biologiczne właściwości otoczek:



  • ochrona komórek bakteryjnych przed niekorzystnymi czynnikami środowiska (wyschnięciem),

  • wpływ na dyfuzję różnych molekuł zarówno z jak i do komórki (utrudniona penetracja niektórych antybiotyków do komórek okrytych otoczką),

  • udział w wiązaniu niektórych kationów (Mg2+),

  • udział w patogenezie; bakterie chorobotwórcze, izolowane z materiałów klinicznych prawie zawsze wykazują obecność otoczek, pasażowanie szczepów bakteryjnych in vitro z reguły prowadzi do ich utraty.

Związek miedzy otoczka a chorobotwórczością:



  • Streptococcus pneumoniae – szczepy S chorobotwórcze, szczepy R niechorobotwórcze (Griffith, 1928),

  • E. coli K5, Kl,

  • Haemophilus influenzae b,

  • Neisseria meningitidis a, b, c itp.,


Rola bakteryjnych egzopolimerów (otoczek / glikokaliksu) w procesie chorobotwórczym:



  • ochrona przed fagocytozą,

  • ochrona przed przyłączeniem opsonin (przeciwciał, składników dopełniacza), prowadząca do zablokowania opsonofagocytozy,

  • adhezja do nabłonka (kolonizacja) i powierzchni stałych (protezy ortopedyczne, zastawki naczyniowe, cewniki):

  • Bacteroides fragilis – adhezja do komórek nabłonka za pośrednictwem otoczek,

  • Streptococcus mutans, Staphylococcus epidermidis – adhezja za pośrednictwem glikokaliksu.

RZĘSKI


Nitkowate, cylindryczne twory - aparat ruchu wielu gatunków bakterii Gram(+) i Gram(-). Rzęski zbudowane są z 3 części: włókna, haczyka i ciałka podstawowego (bazalnego).

  • Włókno - zbudowane z monomerów białka (flagelliny) cechującego się immunogennością (antygen H). Stosując metody serologiczne można wyróżnić liczne typy antygenów H w obrębie jednego gatunku (Salmonella typhimurium – 60, Escherichia coli – 53, Yersinia enterocolitica – 19).

  • Haczyk - zbudowany z jednego rodzaju białka (immunogenność), łączy włókno z ciałkiem podstawowym.

  • Ciałko podstawowe – 4 pierścienie (L, P, S i M) przez które przechodzi centralny rdzeń. Ciałko bazalne zakotwicza rzęskę w osłonach komórkowych bakterii (ścianie komórkowej i błonie cytoplazmatycznej).

Ze względu na sposób ułożenia rzęsek na komórce bakteryjnej wyróżnia się następujące typy urzęsienia:



  • monotrichalne – pojedyncza rzęska umieszczona biegunowo (Vibrio),

  • ditrichalne – pojedyncze rzęski na obu biegunach komórki,

  • lofotrichalne – pęczek rzęsek na jednym lub obu biegunach komórki (Helicobacter),

  • peritrichalne — rzęski umieszczone dookoła komórki (Proteus).

Komórki bakteryjne mogą tracić rzęski w wyniku:



  • mutacji,

  • nieodpowiednich warunkach hodowli (np. Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolitica, Yersinia pseudotuberculosiś) wytwarzają rzęski w zakresie temperatur 22-30°C, nie wytwarzają w temperaturze 37oC.

FIMBRIE (PILI)

Sztywne, powierzchniowe twory zbudowane z białka piliny (białko immunogenne). Występują u bakterii Gram-ujemnych oraz nielicznych Gram-dodatnich (Corynebacterium, Streptococcus). Fimbrie są krótsze i delikatniejsze od rzęsek. Ich liczba na powierzchni komórki jest zróżnicowana (od kilku do kilkuset Wyróżnia się dwa typy fimbrii: fimbrie płciowe oraz fimbrie adhezyjne (zwykłe).


  • Fimbrie płciowe – obecne w niewielkiej liczbie (1-3) na powierzchni komórek bakterii Gram(-). Uczestniczą w transferze materiału genetycznego (plazmidy, chromosomalny DNA) z komórki dawcy (F+, R+, Hfr) do biorcy (F-, R-, Hfr-) w procesie koniugacji. Fimbrie płciowe rozpoznają, a następnie wiążą się z białkiem receptorowym (OmpA) na powierzchni komórki biorcy. Zawierają one kanał umożliwiający przekazywanie materiału genetycznego. Geny kodujące fimbrie płciowe znajdują się w obrębie plazmidów koniugacyjnych. Niektóre fimbrie płciowe są miejscem receptorowym dla bakteriofagów (np. fimbrie F – f1, f2, QB).

  • Fimbrie zwykłe (adhezyjne) – syntetyzowane w dużej liczbie (kilkaset) na powierzchni komórek bakterii Gram-ujemnych (Enterobacteriąceae, Haemophilus, Pseudomonas, Acinetobacter, Neisseria gonorrhoeae). Należą do lektyn – białek rozpoznających i wiążących swoiste receptory (polisacharydy, glikoproteiny, glikolipidy) na komórkach gospodarza. Uznawane za wyznaczniki chorobotwórczości – uczestniczą w adhezji / asocjacji komórek bakteryjnych do powierzchni nabłonka wyścielającego drogi oddechowe, przewód pokarmowy, układ moczowy (kolonizacja).




  • Adhezja (przyleganie) – trwałe i nieodwracalny związek między komórką bakteryjną a daną powierzchnią. Interakcja ta ma charakter wysoce swoistego wiązania adhezyny (np. fimbrie) do receptora na powierzchni komórki nabłonkowej.

  • Asocjacja – odwracalny związek między komórką bakteryjną a określoną powierzchnią, wynikający z sił Van der Waalsa, wiązań wodorowych, interakcji jonowych i hydrofobowych.

Przykłady fimbrii adhezyjnych:



  • fimbrie typu 1 (mannozowrażliwe – MS – Mannose Sensitive),

  • CFA I, CFA II (Colonization Factor Antigen) kolonizacja nabłonka jelitowego u ludzi,

  • K88 — kolonizacja rąbka szczoteczkowego świń,

  • K99 – kolonizacja jelita cieląt,

  • fimbrie typu P – kolonizacja nabłonka dróg moczowych u ludzi (uropatogenne szczepy E. coli).

ADHEZJA – CZYNNIKI BAKTERYJNE WARUNKUJĄCE ADHEZJĘ:



  • ujemnie naładowana powierzchnia drobnoustroju,

  • hydrofobowość struktur powierzchniowych (białek, lipidów),

  • wytwarzane przez drobnoustroje substancje / struktury powierzchniowe uczestniczące w adhezji i / lub adhezyn:

  • śluz,

  • glikokaliks,

  • kwasy tejchojowe,

  • różnorodne białka adhezyjne (intymina – EPEC, EHEC, inwazyny – Yersinia venterocolitica, Yersinia pseudotuberculosis),

  • glikoproteiny powierzchniowe,

  • LPS,

  • fimbrie adhezyjne,

  • włókienka – rod-like fimbriae

STRUKTURY KOMÓREK / TKANEK GOSPODARZA UCZESTNICZĄCE W PROCESIE ADHEZJI DROBNOUSTROJÓW:



  • natywne białka zewnątrzkomórkowej macierzy (ECM – extracellular matrix):

  • obecne na komórce (tkance nabłonkowej) gospodarza,

  • obecne w uszkodzonych tkankach (rany, skrzep)

  • kolagen (15 rodzajów)

  • białka glikozylowane (fibronektyna, laminina, witronekryna),

  • proteoglikany,

  • elastyna,

  • kwas hialuronowy.

  • Integryny – glikoproteiny zlokalizowane w błonie komórkowej, odpowiedzialne za wzajemną adhezję komórek oraz adhezję komórek do białek zewnątrzkomórkowej macierzy (ECM).

PRZETRWALNIKI (ENDOSPORY)



Formy przetrwalne (spoczynkowe) wytwarzane przez niektóre rodzaje bakterii (Bacillus, Clostridium) w niekorzystnych warunkach środowiska (brak wody, substancji odżywczych itp.). Na ogół jedna komórka bakteryjna wytwarza tylko jedną endosporę, która może zajmować różne położenie w komórce: centralne, biegunowe lub podbiegunowe. Średnica przetrwalnika może być mniejsza lub większa od średnicy komórki. Proces wytwarzania endospor nosi nazwę sporulacji. Kiełkowanie przetrwalników w sprzyjających warunkach środowiska nazywamy germinacją.
WTRĘTY CYTOPLAZMATYCZNE

  • ziarnistości wolutyny (polimer metafosforanu) – Corynebacterium diphtheriae,

  • polimer kwasu poli-P-hydroksymasłowego – Bacillus megaterium,

  • ziarenka wolnej siarki,

  • ziarenka skrobi,

  • ziarenka lipidów.





©absta.pl 2019
wyślij wiadomość

    Strona główna