W8 PDF

Preview

Summary

Download W8 PDF

Description

Budowa i funkcje struktur komórkowych bakterii wykład VIII 7 V 2017r ● Cytoplazma ● Cytoszkielet ● Substancje zapasowe ● Barwniki ● 1. Zaliczenie:  7 czerwca 2018r (czwartek 16:00) 2.    

Cytoplazma (cytozol) bakterii: 60% DNA 30% RNA 10% białka skład: o cytozol, o karboksysomy, magnetosomy, pirelulosomy, anamoksosomy o nukleoid, rybosomy, cytoszkielet o materiały zapasowe, barwniki o wakuole gazowe

3.    

Wakuole gazowe: występują u bakterii wodnych składają się z wielu pęcherzyków gazowych białka GvpA, GvpC → Streptomyces, Frankia? (mają geny kodujące, nie mają pęcherzyków) związek z patogennością?

4. Pęcherzyki gazowe nadają pławność; mechanizm ich niszczenia podlega wpływowi światła, a ich średnica wacha się od 50 do 100 nm, a długość od 300 do 1 000 nm. Naukowcy porównują funkcję tych pęcherzyków do funkcji pontonów, unoszących się na toni wodnej. Niedawno pojawiły się doniesienia na temat wykrycia tych struktur u patogennych bakterii, np. Shigiella sp. Według hipotez, patogeny mogą wraz z prądem krwi czy innymi płynami fizjologicznymi przemieszczać się po organizmie i docierać do miejsc docelowych. Obserwacja ta wskazywałaby na klasyfikację tych pęcherzyków jako czynników wirulencji. 5. Materiały zapasowe:  glikogen – Bacillus, Salmonella, Escherichia, Arthrobacter (luźne łańcuchy cukrowe w cytoplazmie, niektóre bakterie są w stanie zamykać glikogen w pęcherzykach – granuloza)  granuloza, tzw. glikogen obłoniony – Clostridium pasteurianum  syntezowane, gdy środowisko obfituje w C, a nieszczególnie w N,  poliglukoza – Fusobacterium, Halothiobacillus, Clostridium pasteurianum (synteza przy jednoczesnym dostępie węglowodanów i aminokwasów; fermentacja kwasu glutaminowego lub lizyny dostarcza energii do tych procesów  polifosforany (źródło P, E, chelator metali) – Spirillum, Corynebacterium glutamicum – tzw. wolutyna (ciało metachromatyczne) – źródło fosforanów dla komórki bakteryjnej  glukokinaza polifosforanowa  acydokalcysomy – Agrobacterium tumefaciens, Rhodospirillum rubrum – wykryte u pierwotniaków, w płytkach krwi człowieka (polifosforany w kompleksach z wapniem otoczone błoną o kwasowym charakterze)  kwas poli-β-hydroksymasłowy (PHB) – źródło węgli i energii – gromadzony przez wiele bakterii tlenowych i beztlenowe bakterie fototroficzne (Cupriava, Rhodovibrio sodomensis)  PHA – poli-β-hydroksyalkaniany: PHB = lipid zbudowany z łańcuchów reszt kwasu β-hydroksymasłowego (monomery czterowęglowe); różnice w strukturach monomerów = PHA  globule siarki (źródło energii, wykorzystywane do metabolizmu, a więc procesów oksydo-redukcyjnych) – Isochromatium buderi; odkładane w peryplazmie (purpurowe bakterie siarkowe), ale i na zewnątrz komórki (zielone bakterie siarkowe); dla bakterii tlenowych są źródłem energii, a dla beztlenowych bakterii fototoroficznych jest donorem elektronów

6. Purpurowe bakterie siarkowe:  jako donor elektronów wykorzystują siarkę w postaci siarczków, siarki rodzimej, tiosiarczanów (litotrofy) lub organicznej (organotrofy)  ścisłe beztlenowce  żyją w głębszych strefach jezior, słonych bagnach, źródłach siarkowych  Chromatium, Thiocapsa 7. Zielone bakterie siarkowe:  od bakterii purpurowych różnią się barwnikami fotosyntetycznymi, a przez to zakresem wykorzystywanego w fotosyntezie światła i głębokością występowania w wodach  Chlorobium (gromadzi siarkę na zewnątrz komórki) 8. Struktury/inkluzje wewnątrzkomórkowe:  Halothiobacillus neapolitanus – karboksysomy – regularne sześciokąty; wielościenne ciałka inkluzyjne otoczone błoną białkową, zawierające rybulozo-1,5-bifosforanową karboksylazę/Rubisko/ - rola niejasna? Zapas enzymu? Występują często u Archea, a więc organizmów bytujących w ekosystemach ekstremalnych.  enterosomy – zbliżone do karboksysomów ciałka polihedralne – tworzone w obecności propanediolu lub etanolaminy zawierają dehydratazę diolową ( Salmonella) lub liazę amoniową (E.coli) – Rola niejasna? Udział w wiązaniu toksycznych pochodnych propanodiolu?  magnetosomy – Magnetospirillum magnetotacticum – opisane u bakterii Gram ujemnych, mikroaerofilnych, ścisłe beztlenowce; warunkują ruch chemotaktyczny wzdłuż linii pola magnetycznego; migracja w głąb wody; „igła biologiczna kompasu”; otoczone błoną (mms16, Mam22, MagA) krystaliczne magnetyty Fe3O4 lub greigitu Fe3S4; charakterystyczne białka: o Mms16 – inicjuje powstanie kryształów magnetytu o Mam22 – umożliwia wpuklenie błony cytoplazmatycznej przy tworzeniu magnetosomu o MagA – rola w pobieraniu żelaza do wnętrza magnetosomu o filament podobny do aktyny (zaliczany do cytoszkieletu); wchodzi w skład magnetosomu, nadając im charakterystyczny, strzelisty kształt 9.       

Przedziały komórkowe – Plancomycetes: beztlenowe utlenianie amoniaku (tlenowe chemoorganotrofy) anamoksysom (zachodzi w nim utlenianie amoniaku; zajmuje największą część komórki bakterii) nukleoid ryboplazma (lokalizacja RNA) błona cytoplazmatyczna paryfoplazma? – brak określonej funkcji ściana komórkowa białkowa, brak mureiny

10. Plancomycetes:  nie wytwarzają mureiny  mają nietypowe systemy błon: błona cytoplazmatyczna, błona wewnątrzcytoplazmatyczna, a między nimi paryfoplazma z brakiem rybosomów, ale z wolnym RNA (ryboplazma) oraz komórkowy DNA  u Pirellula marina przestrzeń ta to pirelulosom (anamokysom) 11. Beztlenowe chemolitotrofy ( Palctomycetes) posiadają anamoksysomy:  wewnątrz przebiegają procesy utleniania amoniaku do wolnego azotu  błona anamoksosomu zbudowana jest z nietypowych lipidów z wiązaniami zarówno estrowymi jak i eterowymi – lipidy laderanowe 12. Cytoszkielet bakterii:  podział komórki – tworzenie pierścienia Z (kluczowa struktura cytoszkieletu zbudowana z białka FtsZ; jest to białko o strukturze filamentowej)  białka towarzyszące i ochronne

13. FtsZ i podział komórki:

 

białko podobne do tubuliny prokariotyczny odpowiednik tubuliny

14. Struktura FtsZ:  prototyp eukariotycznej tubuliny? 15.     

Białko MreB: w obecności ATP tworzy filamenty białko podobne do aktyny drożdżowej uczestniczy w podziale komórkowym determinuje kształt komórki uczestniczy w segregacji chromosomów potomnych

16. ParM – odwodzi chromosomy? 17.    



Funkcje pigmentów bakteryjnych: czynniki wirulencji udział w pozyskiwaniu energii (bakterie fotosyntetzujące) pozyskiwanie żelaza ze środowiska ochrona przed szkodliwym działaniem: o UV o światła widzialnego o dużym natężeniu o ekstremalnych temperatur o związków o działaniu antybakteryjnym aktywność antybiotyczna

18.    

Pigmenty jako czynniki wirulencji: P.aeruginosa – piocyjanina, piowerdyna S.aureus – stafyloksantyna Porphyromonas gingivalis – porfiryna Chromobacterium violaceum – wiolaceina

19. Pseudomonas: wytwarza 4 barwniki:  piocyjanina – niebieskozielona – zwitterjon o 1-hydroksy-5-metylofenazyna o czynnik wirulencji o powoduje wzrost stężenia ROS w komórkach eukariotycznych – apoptoza neutrofili, zmniejszenie wydzielania cytokin, zaburzona homeostaza jonów wapnia, zaburzenia w sekrecji śluzu – nekroza tkanki płucnej!  fluoresceina (piowerdyna) – zielona o chromopeptyd zbudowany z 6-10 aminokwasów i chromoforu o barwnik aminokwasowy o wydzielana jest do podłoża w warunkach niedoboru żelaza, gdzie bierze udział w wiązaniu i transporcie żelaza do komórek o barwnik o kolorze żółto-zielonym o fluorescencja w UV o dzięki obecności piowerdyny: zdolność do tworzenia biofilmów przez komórki bakteryjne o szczepy nie wytwarzające piowerdyny : brak zdolności do tworzenia biofilmów, bardziej ruchliwe, po dodaniu żelaza do podłoża – możliwe wytworzenie prawidłowego biofilmu  piorubina – czerwona – maskowanie  melanina – brązowa – maskowanie

20. Stafyloksantyna:

     

Staphylococcus aureus intensywnie żółty karotenoid silny oksydant – oporne na działanie wody utlenionej barwnik umieszczony w osłonach komórkowych pigment koloru złotego: o dzięki obecności stafyloksantyny komórki bakterii są bardziej oporne na działanie wody utlenionej, podchlorynu, wolnych rodników o efekt: większa przeżywalność bakterii w neutrofilach

21. Inne barwniki:  Porphyromonas gingivalis – porfiryna (czarna) – powstaje w wyniku degradacji hemoglobiny; silny antyutleniacz, chroni bakterie przed antybakteryjnym działaniem ROS  Chromobacterium violaceum – wiolaceina (fioletowa) – potencjalny patogen; sporadycznie wywołuje sepsę czy zakażenia skórne; barwnik o silnym działaniu przeciwutleniającym, jest opatentowana i w fazie zaawansowanych badań jest rozpatrywana w grupie leków przeciwnowotworowych 22.     

Pigmenty z grupy melanin: barwa: od brązowej po czarną silne przeciwutleniacze ujemny ładunek duża masa cząsteczkowa producenci: Proteus mirabilis, Vibrio cholerae, Burkholderia cenocepacia o zwiększona wirulencja: działanie przeciwutleniające

23.   

Granadyna (czerwono-pomarańczowy) – paciorkowce grupy B: syntezowana jest przez bakterie z grupy B (klasa Bacilii, rodzina Streptococcus) produkcja barwnika związana jest z wytworzeniem β-hemolizyny/cytolizyny – innego czynnika wirulencji bezbarwne mutanty – charakteryzują się słabą przeżywalnością

24.   

Bakterie fotosyntetyzujące: Cyanobactera (sinice): barwniki – chlorofil a, fikobiliny (fikocyjanina i fikoerytryna), wyjątkowo chlorofil b bakterie zielone (Chlorobiaceae, Chloroflexaceae): barwniki – bakteriochlorofile a, c, d, e, g bakterie siarkowe purpurowe (Chromatiaceae): barwniki – bakteriochlorofila a, b, karotenoidy + zawierają globule siarki, które silnie załamują światło bakterie purpurowe bezsiarkowe (Rhodospirillaceae): barwniki – bakteriochlorofile a i b



25. Wykorzystanie w przemyśle?  prodigiozyna (S.marcescens) – działanie cytotoksyczne na kilka linii komórkowych: blokuje rozwój nowotworów, hamuje początkowe etapy cukrzycy i artretyzmu  wiolaceina (C.violaceum) – działanie antynowotworowe – niszczy komórki nowotworowe w jelitach i rogówki; zabija komórki Leishmania  astaksantyna (Paracoccus) – pomarańczowy barwnik w żywności i biokonserwant 26. Artykuł: Różnorodne funkcje wybranych pigmentów bakteryjnych. Post Microbiol, 2012, 40, 2:105-114  http://docplayer.pl/44554094-Ro-norodne-funkcje-wybranych-pigmentow-bakteryjnych.html...