A BAKTÉRIUMOK SZAPORODÁSA

Átírás

1 5. előadás

2 A BAKTÉRIUMOK SZAPORODÁSA

3 Növekedés: a baktérium új anyagokat vesz fe a környezetből, ezeket asszimilálja megnő a sejt térfogata Amikor a sejt térfogat és felület közti arány megváltozik sejtosztódás általában direkt sejtosztódással Az egyedek számának a növekedése: SZAPORODÁS

4 A bakteriális sejt osztódása: Az anyasejt ketté osztódik és létrehoz két új leánysejtet Két leánysejt egyforma: izomorf sejtosztódás Két leánysejt különbözik: heteromorf sejtosztódás A sejtosztódás szakaszai 1. A sejt megnövekedése 2. Az RNS mennyiségének a megnövekedése 3. Fokozott fehérjeszintézis 4. A citoplazma és a maganyag kettéosztódása 5. Befűződés 6. A két leánysejt kialakulása Generációs idő: két egymás utáni osztódás közötti idő

5 Videó bakteriális sejtosztódás: watch?v=gewzdydciwc

6 A baktériumok szaporodásának dinamikája Folyékony táptalajon való tenyésztés esetén tanulmányozható Élő sejtek számának meghatározása bizonyos időközönként és ezek ábrázolása 1. Lag (adaptációs) szakasz Új környezethez való alkalmazkodás szakasza Nincs sejtosztódás, a sejtek száma változatlan A baktériumok sejtmérete növekszik! Általában 30 perctől két óráig tart 2. Log (exponenciális) fázis A sejtszám exponenciálisan nő Sejtosztódás Ilyenkor jellegzetesek a baktériumok tulajdonságai Csökken a tápanyagok mennyisége és nő a toxikus anyagok mennyisége Általában 6 8 óra

7 3. Stacioner szakasz Maximális sejtkoncentráció (M) fázisa Az élő csíraszám állandósul, ugyanannyi utódsejt képződik, mint amennyi elpusztul Egyes fajoknál ekkor kezdődik a spóraképzés Időtartalma a KÖRNYEZETI FELTÉTELEKTŐL FÜGG, eltarthat több hétig is, a tápanyag mennyiség függvényében 4. Deklinációs szakasz Csökken az élő sejtek száma, a pusztulások száma nagyobb mint a keletkező sejtszám Fokozatosan kipusztul a tenyészet A sejtek tulajdonságai megváltoznak Időtartalma fajfüggő, eltarthat néhány naptól akár évekig is Az exponenciális szakasz megnyújtható, hogyha folyamatosan pótoljuk a tápanyagot A deklinációs szakasz megnyújtható, ha a termosztátból a hűtőszekrénybe rakjuk a tenyészetet

8 Log fázis Lag fázis Köztes fázis Stacioner fázis Elhalási fázis Köztes fázis log sejtszám Baktériumok növekedési görbéje

9 A BAKTÉRIUMOK TENYÉSZTÉSE

10 Ha a baktériumsejtet leoltjuk táptalajra, akkor egy idő után szabad szemmel látható sejttömeg baktériumtelep jön létre Csak szilárd táptalajon jöhet létre telep! A táptalajon levő telepek összességét nevezzük tenyészetnek Tenyészet folyékony táptalajon is kialakulhat

11 tenyészet telep

12 Ha leoltáskor megfelelő körülményeket biztosítunk a baktériumoknak inkubálás után kialakul a tenyészet Az oltáshoz használt baktérium tömeg: inokulum Laboratóriumi körülmények közti szaporodást biztosító anyagok keveréke: táptalaj Összetétel Szén és nitrogénforrás Ionok Megfelelő PH Esetleg növekedési tényezők Halmazállapot Folyékony Szilárd agarral szilárdítunk Összetétel alapján Egyszerű vagy alaptáptalaj Komplex

13 Egyszerű táptalajok - igénytelen kórokozók számára megfelelőek. - folyékony változat: húsleves (bouillon) - szilárd változat: sima agar (egyszerű agar) magas agar ferde agar lemez agar

14 Összetett táptalajok Komplex táptalajok - igényes baktériumok számára - vért, glukózt vagy szérumot adunk az egyszerű táptalajhoz (pl. véres agar) Speciális táptalajok - különleges igényekkel rendelkező baktériumok számára

15 Szelektív táptalajok - olyan anyagot tartalmaznak, amely a vegyes baktériumflórát tartalmazó mintából megkönnyíti a egy bizonyos faj kitenyésztését, a normál flóra gátlásával. Differenciáló táptalajok - olyan anyagot tartalmaznak, amelyet egyes baktériumok elbontanak, mások nem. - az indikátor színe jelzi a ph változást - a már kitenyésztett baktériumok megkülönböztetésére szolgálnak

16 Transzport tápközegek - a baktériumok életképességének megőrzését biztosítják a szállítás idejére, - tápanyagban szegények.

17 Inkubálási körülmények A baktériumok számára megfelelő körülmények megfelelő hőmérséklet relatív páratartalom igényeknek megfelelően aerob, anaerob vagy mikroaerofilek számára optimális körülmények

18 A telep szilárd táptalajon egyetlen sejtből Teleptípusok vizsgálata: méret, alak, szélek, felület S típusú telep: kerek, domború, sima felületű, fényes, egyenletes szélű, főleg virulens formák képeznek R típusú: rögös, egyenetlen szélű, lapos telepek, közepük kidomborodik, főleg avirulens formák képeznek M típusú: nagy, kerek, domború fényes, nyákos telepek, amelyek hajlamosak az összefolyásra

19 S típusú telep

20 R típusú telepek

21 M típusú telepek

22 A KÖRNYEZETI TÉNYEZŐK HATÁSA A BAKTÉRIUMOKRA

23 Bakteriosztatikus hatás: megállítja a szaporodást Bakteriocid: ölő hatás

24 Fizikai tényezők hatása 1. Hőmérséklet 2. Víztartalom 3. Ozmotikus nyomás 4. Mechanikai hatások 5. Sugárzások

25 1. A hőmérséklet hatása a baktériumokra Egyik legfontosabb életképességet, szaporodást, pusztulást befolyásoló tényező Mind a magas mind az alacsony hőmérséklettel szembeni érzékenység fontos tartósítási eljárások alapját képezi Nagyon széles hőmérsékleti tartományban találunk baktériumokat: -4 C 100 C (de vannak olyanok, amelyek 250 C-on is életben marad Sztenoterm szűk hőmérsékleti tartományok közt képes élni (pl. gonnococus C ) Euterm széles hőmérsékleti tartományok közt képes élni (E. coli 8 47 C) E. coli

26 Minimális hőmérséklet: az a legkisebb hőmérsékleti érték, amelynél a baktérium még szaporodni tud Optimális hőmérséklet: az a hőmérsékleti érték, amely a legoptimálisabb a baktériumfaj fejlődése szempontjából Maximális hőmérséklet: az a legmagasabb hőmérsékleti érték, amelynél a baktérium még szaporodni tud

27 Szupramaximális hőmérséklet: a baktérium elpusztul Hősterilezés A hatása függ a hőmérséklettől Nedvességtől (nedves közegben nagyobb a magas hőmérséklet ölő hatása) A baktériumok kezdeti számától A baktériumfajtól és a sejt életkorától (spóraképzőek ellenállóbbak, a vegetatív sejtek érzékenyebbek mint a spórák) A közeg phjától: legkisebb érzékenység semleges phn (=7), nő lúgos közegben, erősen megnő savas közegben A baktériumok fehérjéi koagulálódnak

28 Szubminimális hőmérséklet: Jobban ellenálnak mint a szupramaximális hőmérsékletnek! A hatása függ: a hőmérséklet fokától: 0 C-on sok baktériumsejt még életben maradhat és megőrzi vitalitását habár nem szaporodnak. 0 alatti hőmérsékleten a sejtek több mint 90%-a elpusztul, de még így is maradhatnak élő sejtek Az alacsony hőmérséklet időtartalma minnél tovább tart, annál hatásosabb A fagyasztás sebessége: minél gyorsabban történik a fagysztás, annál kevesebb sejt pusztul el A kiolvasztás sebessége: minnél lassabb, annál több baktériumsejt pusztul el. Minnél magasabb hőmérsékleten történik a fagyasztás, annál hatékonyabb! Ha többször ismételjük a fagyasztás kiolvasztást, több sejt pusztul el A baktérium faja és életkora: Gram- érzékenyebb mint a Gram +

29 A baktériumok osztályozása a hőtűrés szempontjából 1. Pszikrofil (kriofil): hidegkedvelők Optimális hőmérsékletük C Előfordulás: Hegyvidéken, sarkkörök zónájában Élőhely: Talajok, hidegforrások, tengerek, óceánok 2. Mezofil: C legtöbb baktérium faj Emlősök patogén baktériumai 3. Termofil: életük magas hőmérsékleti értékeken zajlik Hévizek, tenger alatti vulkánok környékén levő vizek, istálótrágya Thermus aquaticus hőforrásokban élő baktérium, Taq polimeráz

30 Víztartalom Fokozott vízigény Feleslegben levő víz nem okoz problémát A vízhiánnyal járó kiszáradást a vegetatív sejtek nem viselik el

31 Ozmotikus nyomás Ozmotikusan aktív anyag a táptalajhoz (sók, cukrok) plazmolízis Ozmofil baktériumok Szachrofil baktériumok: magas cukorkoncentrációjú növényi nedveken Halofil baktériumok Tengerek és óceánok, sós tavak Fakultatív halofil baktériumok: a közeg 2%sót kell tartalmazzon Obligált halofil baktériumok: a közeg több mint 2% sót kell tartalmazzon

32 Mechanikai hatások 1. Mechanikai nyomás 600 atm nyomáson a baktériumok szaporodása leáll Természetes körülmények közt ritán vannak ennek kitéve 2. Rázás: Lassú rázás elősegíti a növekedést és a szaporodást Elősegíti a tápanyagok bejutását a sejtekbe Aerob baktériumok: levegőztetés Erős rázás szilárd anyagokkal: a baktériumok szétzúzása 3. Szétdörzsölés: mozsárban 4. Szűrés: a sejteket ki lehet ultaszűrővel szűrni a folyadékokból, a szűrőn maradt sejtek életképesek maradnak 5. Centrifugálás: a sejtek a folyadék aljára kerülnek 6. Ultrahangos kezelés: vizes közegben pusztulás A folydékban oldott formában található gázok kis buborékok formájában felszabadulnak és szétzúzzák a sejteket

33 Sugárzások Dózistól függően baktericid vagy mutagén hatású UV: Nukleinsavak szerkezetét változtatja meg Infravörös: felmelegíti és kiszárítja a sejteket Röntgen sugarak: nukleinsavak szerkezetét változtatja meg Nem pigment képző baktériumok érzékenyebbek UV lámpás fertőtlenítés

34 Deinococcus radiodurans nagymértékben képes helyrehozni a sugárzások által okozott genetikai hibákat

35 Kémiai tényezők hatása a baktériumokra 1. Nem fajlagos kémiai anyagok: Minden élő szervezetre károsak Csak tárgyak, munkafelületek fertőtlenítésére esetleg külsőleg, bőrfertőtlenítésre 2. Kemoterápiás anyagok Szintetikus anyagok nem mérgezőek vagy csak kis mértékben mérgezőek állatokra és az emberre 3. Antibiotikumok Mikroorganizmusok termelik más mikroorganizmusok ellen

36 1. Nem fajlagos kémiai anyagok Antiszeptikumok bakteriosztatikus hatás Fertőtlenítőszerek bakteriocid hatás Hatásmechanizmus nagyon különböző lehet Denaturálják a fehérjéket Módosítják a membránok permeabilitását Blokkolják a fehérjék aktív csoportjait

37 Felületaktív anyagok Csökkentik a felületi feszültséget a sejt elveszíti a féligáteresztő képességét Fenolok: bizonyos biológiai készítményekben a mikróbák szaporodásának gátlására Detergensek: ruhaneműk, edények fertőtlenítése Szappanok: nem erős antiszeptikumok, de elpusztíthatnak bizonyos kórokozókat (pl. Streptococcusok) Jobban hatnak meleg vagy langyos vízbenmint hidegben

38 Fehérjéket denaturáló vegyületek Savak kénsav, sósav, foszforsav, salétromsav: erős bakteriocid hatás Ecetsav: 5%oldat tartósítás Tejsav: takarmányok, bizonyos élelmiszerek (pl. savanyú uborka, káposzta) tartósítása erjedés során keletkezik a hidrogén ionok hatásának köszönhető a pusztulás Lúgok: OH ionok hatása

39 Alkoholok: gyenge fertőtlenítőszerek, baktériumellenes hatásuk nő a szénlánc hosszával Etilalkohol: 2 10 perc alatt elpusztítja az E. coli -t, 65 perc alatt a Staphyllococusokat, 1200 perc alatt a B. anthracis t A 60%-s töménységű a leghatásosabb Bőrfelület, műszerek fertőtlenítése

40 A fehérjék aktív csoportjait támadó kémiai anyagok Aldehidek Nehézfémek Oxidáló szerek Bázikus festékek

41 Aldehidek: antimikrobiális hatás csökken a szénláns hosszával Formaldehid: biológiai preparátumok tartósítása Etilénoxid: ruhák, könyvek fertőtlenítése - robbanásveszély Nehézfémek: kettős hatás nagy koncentrátumban ölő, kis koncetrátumban serkentő hatás ezüstérme a táptalajra gátlási zóna az érme körül Higanyklorid Oxidáló szerek Klór: ivóvíz Jód: sebek, bőrfelület Bázikus festékek: Hatásuk erősebb a Gram+ baktériumokra Malachit zöld, metilén kék, kristály ibolya Gyulladások kezelése, akváriumok fertőtlenítése

42 2. Kemoterápiás anyagok Orvosi gyakorlatban használtak Erős hatás a mikroorganimusokra, de nem mérgező az állatokra Szufonaminok: Gram+ kokkuszok által okozott fertőzések ellen kigészítésként Antiluetikumok: szifilisz ellen használták az antibiotikumok felfedezése előtt Tuberkulosztatikumok: Mycobacterium tuberculosis ellen hat Szulfonok: Mycobacterium laprae (lepra kórokozója)

43 Antibiotikumok Gombák által termelt: penicillin, cefaloszporin, fumagilin Eubaktériumok által termelt: szterpomicin, eritromicin, kloramfenikol, nisztatin Hatás szerinti osztályozás Baktérium ellenes: Gr+ ellen: penicillin Gr- ellen: kloramfenikol Mindkettő ellen: tetraciklinek Gomba ellenesek: nisztatin, amfotericin, Protozon ellenes: fumagilin

44 Hatásmechanizmus: sejtfal bioszintézis gátlása DNS replikáció gátlása Fehérjeszintézis gátlása: Transzkripció gátlása Transzláció gátlása Membránok károsítása