mb system.ppt [režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/mb_system_t.pdf ·...
TRANSCRIPT
![Page 1: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/1.jpg)
TAXONOMIE MIKROORGANISMŮ
VÝVOJ ŽIVOTA4,5 miliardy let – vznik Země4 miliardy let – náznaky života, samoreplikující se RNA3,9 miliardy let – primitivní buňky3 miliardy let – oxygenní fotosyntéza2,1 miliardy let – eukaryotická buňka1 miliardy let – mnohobuněčné organismy
M. Sedlářová (Katedra botaniky PřF UP v Olomouci) 2010
![Page 2: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/2.jpg)
STUDIUM EVOLUCE
Tradičně morfologické znaky, u mikroorganismů problém (mnoho druhů, málo znaků)
Srovnávání sekvencí NKRychlé dělení mikroorganismů – evoluční procesy „v baňce“
Srovnání velkých sérií znaků (50-500)kvantitativní (velikost)kvalitativní (přítomnost znaku, typ znaku)
Vyhodnocení podobností
PŘÍBUZNOST MIKROORGANISMŮ
![Page 3: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/3.jpg)
Mikro-organismus 1
2přítomnost
znaku ANO NE
ANO a bNE c d
SROVNÁNÍ PŘÍBUZNOSTI MIKROORGANISMŮ
![Page 4: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/4.jpg)
• Koeficient prosté shody (Simple Matching coefficient)
• Jaccardův koeficient (nezahrnuje znaky, které nemá ani jeden organismus)
dcbadaSSM +++
+=
cbaaSJ ++
=
SROVNÁNÍ PŘÍBUZNOSTI MIKROORGANISMŮ
![Page 5: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/5.jpg)
Na základě koeficientů je možné vytvářet:– umělé skupiny organismů (fenony) zahrnující všechny
mikroorganismy, které jsou si podobné z více než X%– stromy podobnosti – vzdálenost větví vyjadřuje míru příbuznosti
SROVNÁNÍ PŘÍBUZNOSTI MIKROORGANISMŮ
![Page 6: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/6.jpg)
Mutace – změny v sekvenci DNA se odráží ve změnách vlastnostíSelekce – eliminace nebo fixace nových znaků
Podobnější sekvence = příbuznější mikroorganismy
Geny - evoluce ve skupině MO- konzervativní geny (např. cytoskeletální proteiny)
Nekódující sekvence DNA (introny)- mutace jsou neutrální
Ribozomální RNA- všechny organismy- obvykle nekódující sekvence – mutace jsou neutrální
SROVNÁNÍ PŘÍBUZNOSTI MIKROORGANISMŮ
![Page 7: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/7.jpg)
STROM ŽIVOTA - rRNARibozómy u všech organismů
Sekvence rRNA umožnily zkonstruovat univerzální strom života zahrnující všechny organismy
nová doména Archeapotvrzení endosymbiotické hypotézy?
Společný předek
BacteriaArchea
Eukarya
RostlinyHouby
Živočichové
![Page 8: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/9.jpg)
TAXONY
Česky Latinsky Anglicky
doména regio domainříše regnum kingdomkmen phyllum phylumoddělení division divisiontřída classis classřád ordo orderčeleď familia familyrod genus genusdruh species species
U bakterií bývá obtížné vymezit rod a druh, používání vyšších taxonů problematické
![Page 10: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/10.jpg)
FYLOGENEZE A SYSTÉM BAKTERIÍ A ARCHAEBAKTERIÍ
Fylogenetický strom podle Rosypala (2003)
![Page 11: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/11.jpg)
Archaea- odlišnosti od bakterií i eukaryot
- speciální strukturní, chemické a metabolické adaptace, umožňující růst na extrémních stanovištích
Buněčná stěna – muramová kyselinaMembránové lipidy – MK s rovným řetězcem – éterová vazba (ne esterová!)tRNA – thymin anoRibozóm – 70S(citlivost k chloramfenikolu a kanamycinu, ne k anizomycinu)
![Page 12: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/12.jpg)
ArchaeaVelká variabilitaG+, G-Membrány – řada glycerolipidů, mono a dvojvrstvyC20 dietery, C40 tetraetery (stabilnější), Thermobolus, Sulfobolus
Organotrofní, autotrofníMetabolismus cukrů – nebyl nalezen enzym 6-fosfofruktokinasa
halofilní a termofilní – katabolizují glukózu bez fosforylacemetanogenní – nemetabolizují glukózu
Respirace – chybí pyruvát dehydrogenasa, přítomna pyruvát oxidoreduktasahalofilní a termofilní – funkční dýchací řetězecmetanogenní b. – nebyl nalezen kompletní cyklus trikarboxylových kyselin
![Page 13: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/13.jpg)
TAXONOMIE ARCHAEA
Podle 1. vydání Bergeyova manuálu
Metanogenní archebakterie
Archebakterie redukující síru
Extrémně halofilní archebakterie
Archea bez buněčné stěny
Extrémně termofilní archea metabolizující síru
![Page 14: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/14.jpg)
Metanogenní archebakterie
- Striktně anaerobní- Metan = hlavní koncový produkt metabolismu- Síra může být redukována na H2S bez výnosu energie- Koenzym M, faktory 420,430, metanopterin
Methanobacterium, Methanococcus, Methanomicrobium, Methanosarcina
Archebakterie redukující síru
- Striktně anaerobní- Kulovité bakterie- H2S tvorba ze sulfátu a thiosulfátů- Autotrofní - Mohou růst heterotroficky - Tvorba metanu- faktor 420, metanopterin ANO x koenzym M, faktor 430 NE
Archaeoglobus
![Page 15: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/15.jpg)
Extrémně halofilní archebakterie
- Primárně aerobní chemoorganotrofní- Kulovité b. nebo nepravidelné tyčky- c NaCl > 1,5M- Neutro nebo alkalifilní- Mezo nebo lehce termofilní- Bakteriorhodopsin - světlo
Halobacterium, Halococcus, Natronobacterium
Archea bez buněčné stěny
- Fakultativně anaerobní- Pleomorfní b. bez b.s.- Termofilní acidofilní- Chemoorganotrofní - Plazmatická membrána glykoproteiny a lipoglykan s manozou
Thermoplasma
![Page 16: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/16.jpg)
Extrémně termofilní archea metabolizující síru
- Fakultativně anaerobní, ale i aerobní- G- tyčky, koky nebo vláknité- Termofilní (70-110°C)- Acidofilní n. neutrofilní- Autotrofní n. heterotrofní - většinou metabolizují S : H2S x H2SO4
Desulfurococcus, Pyrodictium, Pyrococcus, Sulfolobus, Thermococcus, Thermoproteus
![Page 17: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/17.jpg)
Podle 2. vydání Bergeyova manuálu
- Na základě studia rRNA
Crenarchaeota
- Termofilní- Původní skupina
Euryarchaeota
- Osidlují řadu ekologických nik- Řada metabolických drah
TAXONOMIE ARCHAEA
![Page 18: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/18.jpg)
Kmen Crenarchaeota
1 třída Thermoprotei
1. Řád: Thermoproteales
G- anaerobní, hypertermofilní tyčkyChemolitoautotrofní, H2S
2. Řád: Sulfolobales
Kokální thermoacidofilní
3. Řád: Desulfurococcales
G- anaerobní, hypertermofilní koky n. diskovité b.Chemolitotrofní (oxidace H) Organotrofní (fermentace n. respirace – S receptorem e-)
Kmen Euryarchaeota
1. Třída Methanobacteria
2. Třída Methanococci
3. Třída Halobacteria
4. Třída Thermoplasmata
5. Třída Thermococci
6. Třída Archaeglobi – red. S
7. Třída Methanopyri
9 řádů
16 čeledí
![Page 19: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/20.jpg)
Taxonomie založena na sekvenci 16S rRNA, neustálý vývoj poznání
Kmen AquificaeKmen ThermotogaeKmen ThermodesulfobacteriaKmen Deinococcus-ThermusKmen ChrysiogenetesKmen ChloroflexiKmen ChlorobiKmen CyanobacteriaKmen ProteobacteriaKmen Firmicutes (G+ bakterie s nízkým poměrem C+G)Kmen Aktinomycetes (G+ bakterie s vysokým poměrem C+G)Kmen PlanktomycetesKmen PlanctomycetesKmen ChlamydiaeKmen SpirochaetesKmen Bacterioidetes
Zjednodušený systém založený na morfologii viz Rosypal - Nový přehled biologie
TAXONOMIE BACTERIA
![Page 21: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/21.jpg)
Kmen Spirochaetes- ohebné buňky šroubovitého tvaru, délka až 500 μm, axiální vlákno
Ř. Spirochaetales
Č. Spirochaetaceaepatogeni
BorreliaLeptospiraTreponemanepatogeniSpirochaeta, Cristispira
Leptospira interrogansBorrelia burgdorferi
![Page 22: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/22.jpg)
Č. Spirillaceae
Spirillum
Campylobacter- průjmy člověkapřenos zvířata
Rody neurčitého zařazeníBdellovibrioB. bacteriovoruspatogen bakterií
MicrocyclusPelosigmaBrachyarcu
![Page 23: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/23.jpg)
Kmen Firmicutes (G+ bakterie s nízkým poměrem C+G bází)
Tř. Clostridia
Tř. Mollicutes (mykoplazmata)
Tř. Bacilli
Ř. Lactobacillales
Ř. Bacillales
![Page 24: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/24.jpg)
Ř. Lactobacillales
Rody: Streptococcus, Enterococus, Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc
Nesporulující, nepohyblivéFosforylace na úrovni substrátu, fermentace cukrů – větš. k. mléčnáVyžadují komplexní médiaFakultativně anaerobní n. aerotolerantní anaerobové
Rod: Streptococcus
G + C v DNA – 34-46 %
Sférické nebo oválné b., v párech nebo řetízcích, nepohyblivé, nesporulující
fakultativně anaerobní, metabolismus fermentativníkatalázanegativnípři kultivaci komplexní média, hemolýza na krevním agaru
Komenzálové n. parazité zvířat
![Page 25: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/25.jpg)
Čel. Lactobacillaceae
Rod: Lactobacillus
G + C v DNA – 32-53 % => není homogenním rodem
chemoorganotrofní, fakultativně nebo obligátně anaerobní, metabolismus fermentativní (i za aerobních podmínek), biochemicky velmi aktivní, cukry zkvašují homo- nebo heterofermentativně, netvoří indol ani sirovodík, katalázanegativnínepohyblivé tyčky (1-6 μm), dlouhé řetízky nebo vláknité formyvelmi náročné na kultivaci, rostou při 5-53°C s optimem při 30-40°C, drobné kolonie s pigmentem žluté až červené barvy
většina saprofytů (voda, půda, na ovoci a zelenině), u teplokrevných zvířat včetně člověka – v ústní dutině, ve střevech, močových cestách a pohlavních orgánech, čisté kultury – v průmyslu (hl. potravinářství – mléčné výrobky hl. sýry)
L. acidophilus , L. amylophilus, L. amylovorus, L. brevis, L. buchneri, L. casei, L. coryniformis, L. crispatus
![Page 26: MB system.ppt [Režim kompatibility]old.botany.upol.cz/prezentace/sedlarova/MB_system_t.pdf · čeleď familia family ... Spirochaetaceae patogeni Borrelia Leptospira Treponema nepatogeni](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022013006/5ba4b08f09d3f257608b8562/html5/thumbnails/26.jpg)
Vegetativní buňky rodu Bacillus jsou aerobní, peritrichální tyčky, rovné s oblým nebo hranatým zakončením a poměrně velkých rozměrů: (0,5 x 1,2µm) až (2,5 x 10µm). Je to rod grampozitivní, přestože příležitostně vykazuje rekci gramnegativní nebo proměnlivou. Buňky se mohou vyskytovat samostatně nebo tvoří řetízky o počtu jednotek až stovek. Délka je závislá jak na podmínkách prostředí tak na jednotlivém kmenu. Globule rezervního metabolitu, kyseliny poly-β-hydroxymáselné, jsou zřetelné v cytoplazmě, zvláště obarvíme-li lipidy Súdánovou černí B
Druhy r. Bacillus mají v celku bohaté enzymové vybavení, takže mohou rozkládat nejrůznější organické sloučeniny. Většina druhů má velmi aktivní amylolytické enzymy, které štěpí škrob, řada druhů má pektolytické enzymy, které štěpí rostlinné pektiny, a většina druhů má velmi aktivní proteolytické enzymy, takže se uplatňuje při aerobním a anaerobním rozkladu bílkovin. Řada druhů produkuje antibiotika polypeptidové povahy, z nichž některá se pomocí těchto bakterií vyrábějí průmyslově (např. bacitracin). Uvedená antibiotika se tvoří ve stadiu sporulace a v přírodě zřejmě přispěla k velkému rozšíření svých producentů.
Některé druhy tvoří současně několik polypeptidových antibiotik. Jiné druhy tvoří slizovitá pouzdra polysacharidové povahy (levany a dextrany), které způsobují nežádoucí nitkovitost pečiva a pšeničného chlebu. Určité druhy slouží pro průmyslovou přípravu enzymů. Bakteriální amylasy získané z Bacillus subtilis se uplatňují v pivovarství a v textilním průmyslu, proteasy se používají především do pracích prostředků.
Rod: Bacillus
Ř. Bacillales
B. anthracis
spory
B. cereus