prokariotoen zitologia
TRANSCRIPT
Bakterioen morfologia eta fisiologia
Analisia eta Kontrola
Entseiu mikrobiologikoa
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
1
Arizmendi Ikastola Lanbide Heziketa
Juan Arbulu
Eskema • Mikroorganismoak, zer dira? • Tamaina eta forma • Antolaketa zelular mota desberdinak • Pareta (gram +, gram-, Archaea) • Mintza • Zitoplasma eta genoma • Ohiko egiturak:
– Finbriak, piliak, flageloak, endosporak, inklusio zitoplasmatikoak, kapsula.
• Bakteria, Archaea eta Eucarya-renm arteko desberdintasunak.
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
2
Zer dira mikroorganismoak?
• Begiz ikustezinak diren organismoak dira
• Zelula isolatu bezala bizi diren organismoak dira eta erreplkatzeko gai diren azido nukleikoa
• Aukak, onddoak, protozooak, bakterioak eta birusak
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
3
Mikrobiologiaren historia
• 1664, Robert Hooke, landare zelulak.
• 1673, Anton van Leeuwenhoek, mikroorganismoen deskribapena.
• 1877, Robert Koch, kultibo solidoen garapena.
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
4
Mikroskopioak
• Giza ikusmena 0.2mm.
• Mikroskopio optikoa, erresoluzio handiena 0.2 mikra (1 mikra).
• Mikroskopio elektronikoa, erresoluzio handiena 0.5nm
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
5
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
6
PROKARIOTAK
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
7
TAMAINOA: zelula eukariota versus zelula prokariota
Tamainak
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
8
Formak
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
9
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
10
kokoak baziloak espiriloak
BAKTERIOEN FORMAK
Bakteria Erraldoia (Epulopiscium fishelsoni - 80x600 µm)
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
11
Azalera vs. bolumena
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
12
Tamaina txikia elkartuke korragoa, abiadura metaboliko handiagoa bermatzen du
Egitura zelularra
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
13
Pareta zelularra
• Bakteria:
– Gram positiboa
– Gram negatiboa
– Paretarik gabe
• Archaea:
– Egitura desberdinak
– Paretarik gabe
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
14
Paretaren funtzioak
• Zurruntasuna (forma mantendu, lisia ekiditu).
• Kanpo ingurunearekin komunikazioa.
• Patogeneizitatean eduki dezake eragina (LPS)
• Molekula batzurentzako hezia.
• Espazio periplasmikoa (garraio entzimak, hidrolitikoak, etab.)
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
15
Protoplastoen formakuntza
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
16
Soluto kontzentrazio handia
Soluto tzentrazio txikia
Lisozima – Peptidoglikanoan 1-4 lotura glikosidikoa apurtzen duen proteina
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
17
ZELULAREN ESTALKIA
GRAM POSITIBOA GRAM NEGATIBOA
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
18
Gram +
Gram- Bakteria
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
19
MUREINA EDO PÉPTIDO-GLIKANOA
Peptidoglikanoaren egitura
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
20
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
21
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
22
Pareta Zelularra Gram Positiboa
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
23
Azido Teikoikoak
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
24
Gram positiboen paretaren polisakarido azidoak Peptidoglikanoari kobalenteki lotuta (NAMeko C6-ko OHa)
Pareta zeharkatzen dute eta bakterioaren gainazalera heltzen dira
Mintz zelularrarekin lotura hidrofobikoa
Gram + paretako beste osagai batzuk
• Azido teikuronikoak
• Azido mikolikoak
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
25
Gram – kanpo mintza
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
26
Porinak – mintzean zeharreko molekula txikien komunikazioa bideratzen duten proteinak -- espezifikoak eta ez-espezifikoak
Lipopolisakaridoak (LPS)
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
27
Gram – diren bakterioetan bakarrik Kanpo mintzetik ateratzen da
LPS
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
28
Lotura glikosidikoa: C2 KDO - C6 LipA
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
29
Lipopolisakaridoak (LPS)
• A lipidoa (NAG-P + azilo taldeak)
• Polisakaridoaren nukleoa
– KDO (zetodesoxioktonatoa) eta beste karbohidratoak ditu (ramnosa, azido galakturonikoa)
– Espeziekiko espezifikoa
• O-antigenoa
– Errepikapen aldakorrak
– Karbohidratoak ere baditu
– Zeparekiko espezifikoak
• Sarritan animalientzako toxikoa- endotoxina
• Gainazal hidrofilikoak sortzen ditu
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
30
E. Coli-ren Periplasma
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
31
E.coli-ren periplasmaren proteinak.
Lotura proteinak
aminoazidoentzako (adb., histadina, arginina)
azukreentzako (adb, glukosa, maltosa)
bitaminentzako (adb., thiamina, bitamina B12)
ioientzako (adb., fosfatoa, sulfatoa)
Biosintesi entzimak
mureinaren elkarketa
finbrien erakuntza
Polimeroen degradazio entzimak
fosfatasak
proteasak
Entzima detoxifikatzaileak
Beta-laktamasak (adb., penicillinasa)
aminoglikosidoen fosforilazioa
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
32
• Bakterio batzuk ez dute paretarik
• Mycoplasma
• Mintz zelular sendoagoa. Esterolak eta lipoglikanoak eduki dezakete.
• Pleiomorfikoak
Archaearen pareta zelularra
• Ez du peptidoglikanoreik
• Osakera izan daiteke – pseudopeptidoglikanoa (pseudomureina) G+ tindatzen du
– pseudomureina proteinaz estalita, G+ tindatzen du
– Proteinazko gainazleko geruza bakarra edo glikoproteina, pseudomureinarik gabe (alg halofiloak, alg.metanogenikoak eta termoazidofiloak) G- tindatzen du
• Paretarik gabeko Archaeak badaude
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
33
Archaearen pseudopeptidoglikanoak
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
34
Paretaren funtzioak
• Zurruntasuna eta erresistentzi osmotikoa (forma mantendu, lisia ekiditu).
• Kanpo ingurunearekin komunikazioa.
• Patogeneizitatean parte hartu dezake (LPS)
• Molekula batzurentzako hezia (porinak gram negatiboetan).
• Espazio periplasmikoa (garraio entzimak, hidroltikoak, etab.)
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
35
Peptidoglikanoaren sintesia
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
36
•Baktoprenola (C55 alkohol isoprenoidea) – zitoplasmatik periplasmara
disakarido pentapeptidoa garraiatzen duen “carrier” lipidikoa da,
hazkuntzan dagoen paretan txertatuz
•Transpeptidazioa penizilinak inhibitzen du
Transpeptidazioa
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
37
G penizilinak inhibitzen du.
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
38
Peptidoglikanoaren sintesia: transpeptidazioa
G penizilinak inhibitzen du.
Pareta zelularraren sintesia
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
39
Pareta zelularra autolisinen eraginez zabaldu egiten da eta peptidoglikano berria depositatuz.
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
40
Egitura: • Proteinak txertatuta dituen bikapa
fosfolipidikoa; kolesterolaren antzeko egiturak ere eduki dezake.
• Archaean, alkohol isoprenoideen esterrak, batzuk geruza bakarrak eratzen dituzte.
Mintz zelularra
Mintz zitoplasmatikoaren egitura
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
41
Bicapa fosfolipídica
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
42
Bakteria eta Archaea-n dauden lipidoak lotura kimiko desberdinak dituzte
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
43
Ester - Bakteria Eter - Archea
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
44
Garraio mota desberdinak
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
45
•Kontzentrazio gradiantearen aurkako solutoen gehikuntza •Espezifizitatea
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
46
Mintz zitoplasmatikoaren funtzioak
• Iragazkortasunaren hezia
– Molekula txikiak, karga gabekoak eta hidrofobikoak zeharka dezakete mintza difusioz.
• Proteinen finkapena
– Garraioa, energia ekoizpena, kimiotaxia
• Fototrofoetan: aparatu fotosintetikoa bereganatzen du (besikulak, tubuloak, tilakoide erakoak)
• Pareta eta zelula kanpoko egituren sintesia.
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
47
E.coli-ren mintz zitoplasmatikoa
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
48
Prokariota zelulen egitura - ADN
• Ez dute nukleorik. ADNa zitoplasman dago:
“nukleoidea” : ADNak okupatzen duen zonaldea.
• Haploidea da. Genoma: kate bikoitzeko AND molekula bakarra eta zirkularra.
• Genoma 1 - 6 x 106 base bikotez dago osatua (bp) bizi libreko prokariotoetan; 1000-5000 gene.
• Ez dute histonarik.
• Biziarentzako beharrezkoak ez diren beste elementu gentikoak eduki dezakete: plasmidoak eta genoma fagikoak.
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
49
Prokariotak
• Ez dute mintz nuklearrik.
– ARNm-aren prozesaketarik ez dago
– Transkripzioa itzulpenari lotuta dago.
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
50
Genomaren tamaina
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
51
Kromosometako ADNa
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
52
Zitoplasma
• Proteinak (entzimak, konplexu entzimatikoak, egiturazkoak)
• Erribosomak (70S: 55 proteinak, rRNA 5S, 16S, 23S)- polisomak
• mRNA, tRNA
• Beste makromolekulak, solutoak
• Mikroskopioz ikus daitezken egiturarik gabe.
• Ez dute zitoeskeletorik.
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
53
Egitura esanguratsuenak
• Funtzio espezifikoak dituzten egiturak.
• Mikroorganismo guztiak ez dituzte.
• Genero eta espeziearekiko ezaugarriak dira (taxonomia).
• Adibideak: – finbriak, flageloa, pilia, endosporak, kapsula,
inklusio zitoplasmatikoak
04/09/01 Analisia eta Kontrola
Entseiu Mikrobiologiakoa 54
Finbriak - Piliak
• Finbria – proteinazko zuntz motza, gainazaletan itsasteko funtzioetan parte hartzen da.
• Ile sexuala – konjugazioan zelula hartzailearekin bat egiten du.
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
55
Flageloak
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
56
Flageloa
04/09/01 Analisia eta Kontrola
Entseiu Mikrobiologiakoa 57
> 40 gene parte hartzen dute
1000 H+ / revolución
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
58
Tindaketa berezi bidez antzematen dira
Flageloak
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
59
Marrak 0,5 mikra
Anaerobaculum mobile sp. nov. Aldameneko flageloa
Flageloaren ekintzaren mekanismoa
• Oinarrizko gorputzean ematen den eraztunen errotazioa H+ -en gradienteagatik zuzenduta egongo zen - ATPa ez .
• Ordulariaren aurkako errotazioak aurreruntz mugiarazten du.
• Ordulariaren aldeko errotazioak aurreruntzko mugimendua geldiarazten du
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
60
Endosporak
• Beroarekiko, irradiazioarekiko eta lehortzearekiko erresistentzia.
• Bacillus eta Clostridium generokoak produzitzen dituzten gehienbat.
• Egokiak ez diren inguruetan bizi irautea bermatzen dute.
• Azido dipikolinikoak eta proteinak ADNa babesten dute
• Stressaren eraginez aktibatzen direnean, nutrienteak izanez gero ernalketa eta hazkuntza bizi hasten da.
• Endosporaren kokapena zelulan identifikatzeko erizpide bezala erabili daiteke.
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
61
Esporaren egitura
04/09/01 Analisia eta Kontrola
Entseiu Mikrobiologiakoa 62
Azido Dipikolinikoa
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
63
Endosporen ezaugarria
Endosporen formazioa
A- ADNa bikoiztu eta erdiguneko ardatzaren (zuntz axiala) inguruan kiribiltzen da
B- Bi kromosometatik bat mintz plasmatikoz inguratzen da.
C- Ama zelulak protoplastoa inguratzen du.
D- Esporaren gainazalak sintetizatzen dira.
E- Ura galdu egiten du eta beroarekiko erresistentea den egitura bat sortzen da.
F- Ama zelularen lisiaren ondorioz espora askatu egiten da.
B. Subtilis-en 6-7 ordu, 50 gene.
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
64
Inklusio zitoplasmatikoa
• Bakterio batzuk barne egiturak dituzte
– Biltegi granuloak - polifosfatoa,azufrea, polihidroxibutiratoa (PHBak)
– Gas besikulak – flotazioa
– Karboxisomak, klorosomak.
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
65
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
66
Inklusio zitoplasmatiko.
Zer bizidunetan dauden Osagaia Funtzioa
Glikogenoa Hainbat bakterioetan
(E. coli)
poliglukosa C eta energiaren biltegia
Polihidroxi
Butiratoa
Hainbat bakterioetan
(Pseudomonas)
Dihidroxibutirato-aren polimeroa
C eta energiaren biltegia
Polifosfatoa Hainbat bakterioetan
(Corinebacterium)
Fosfatoaren polimeroak Fosfato erreserba
S granuloak Saren fototrofoak
Saren litotrofoak
S elementala S erreserba
Gas besikulak Bakterio urtarrak Egitura proteikoa Flotazioa
Magnetosomak Bakterio urtar batzutan Magnetita Fe3O4 Kanpo magnetikoan orientazioa
Karboxisomak Bakterio autotrofikoetan CO2aren finkapen entzimak CO2aren finkapena
Klorosomak Bakteria berdeetan Lipidoak, proteinak bakterioklorofila
Argiaren hartzailea
Poly-ß-hydroxybutyrate (PHB)
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
67
Poly-ß-hydroxybutyrate (PHB)
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
68
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
69
Zelulaz kanpoko beste polisakarido batzuk
• Glikokalixa: Pareta zelularraren kanpoaldean kokatzen da – Kapsulak – zelularen gainazalean ageri den materiala
– Geruza muzilaginosoak – ahulago itsatsita dagoen materiala
– S geruza: Azpiunitate proteiko edo glikoproteikoak. G+, G- eta Archaea. Partea era dezakete
• Funtzioak – Defentsarekiko babesa (fagozitosia)
– Desekazioarekiko babesa
– Birus eta toxinarekiko babesa
– Gainazlaei itsastea (zelulak, bizigabeak)
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
70
Glikokalixa
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
71
Tindaketa negatiboa
Mikroskopio elektronikoa
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
72
Tindaketa negatiboa
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
73
Archaea
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
74
Halofilo muturrekoak
• Gatz kontzentrazio handia behar dute
• Kimioorganotrofoak, aerobio derrigorrezkoak
• Halobacterium
• Sodio ioiak glikoproteinazko partea egonkotu egiten du
• Potasio ioia – konpatiblea den solutoa
• Zitoplasmako proteinak potasio ioien kontzentrazio handia behar dute
• Batzu ATPa sortzeko argia erabili dezakete, bakteriorhodopsin erabiliz
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
75
Metanogenikoak
• Anaerobio derrigorrezkoak, orokorrean mesofiloak
• Dibertsitate handia
• Habitats
• Sustratoak metanon bilakatzen dira
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
76
Thermoplasmatalak
• Termofilikoak (hobezina 55ºC), azididofilikoak, kimiorganotrofoak, fakultatiboak
• Thermoplasma pareta zelularrik gabe
• Picrophilus pH 0 baino bajuagoetan haz daitezke, hobezina pH 0.7
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
77
Thermokokkalak
• Hipertermofiloak (hobezina >80ºC)
– Thermococcus 70-95ºC
– Pyrococcus 70-106ºC
• Kimiorganotrofo anaerobio derrigorrezkoak
• S-a erabiltzen dute elektroien azken hartzaile gisa
• Mugikorrak flagelo multzo bidez
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
78
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
79
Bakteria, Arkhaea eta Eukarya-ren arteko desberdintasun zelularrak
Propietateak Bakteria Eukarya Arkhaea
Mintz nuklearra EZ BAI EZ
Organuloak EZ BAI EZ
Erribosomaren tamaina
70S 80S 80S
Paretan peptidoglikanoa
BAI EZ EZ
Mintzean esterolak EZ
(hopanoideak)
BAI BAI
Mintzeko lipidoak Glizerolari lotutako esterrak
Glizerolari lotutako esterrak
Eterra, adarkatuak
Analisia eta Kontrola Entseiu Mikrobiologiakoa
80
http://www.arizmendipro.eu [email protected]
@jarbulu