Mikrobiologija - MSP - 2425

Sistematika živih organizmov Domena ali gospostvo: Evkarionti, prokarionti, (arhebakterije)  Uvrščanje organizmov v sisteme Haeckel (1894) Whittaker (1959) Woese (1977) Woese (1990)...

Sistematika živih organizmov Domena ali gospostvo: Evkarionti, prokarionti, (arhebakterije)  Uvrščanje organizmov v sisteme Haeckel (1894) Whittaker (1959) Woese (1977) Woese (1990) tri gospostva- tri kraljestva pet kraljestev šest kraljestev domene prave bakterije bakterije Monera (prokarionti) starinske protisti arheje bakterije protisti protisti evkarionti rastline glive glive rastline rastline živali živali živali Monera: prokarionti: bakterije; protisti: praživali (protozoa), enocelične rastline (Protophyta) in enocelične glive (Oomycetales) ZNOTRAJ DOMENE EVKARIONTI SO 3 KRALJESTVA (WOESE) Najpogosteje omenjen sistem štirih kraljestev po Leedalu,1973 cianobakterije +arhebakterije Najpogosteje omenjen sistem štirih kraljestev po Leedalu,1973 cianobakterije +arhebakterije MIKROBIOLOGIJA O VEDI  Je veda, ki preučuje mikroorganizme,  mo.: raznolika skupina prosto živečih organizmov,  funkcionirajo kot posamezne celice ali v obliki celičnih kolonij.  (razlikujejo od večceličnih rastlin in živali)  MO : kje, kaj povzročajo, kje sodelujejo Področja, s katerimi se ukvarja mikrobiologija kmetijstvo prehrana vezava dušika fermentacija Priprava zemlje dodatki živilom konzerviranje prehranj. cikli bolezni normalna mikrobiota v živalih povzročitelji bolezni energija/okolje preprečevanje biotehnologija zdravljenje goriva (metan, etanol) bioremediacija gensko spremenjeni org. čistilne naprave Izdelava antibiotikov,, encimov, zdravil, cepiv, barvil…….. genska terapija PREGLED MIKROORGANIZMOV bakterije Mikroorganizme, delimo v : glive  (Eu)bakterije (prokarionti)  Arhebakterije (prokarionti)  Enocelične glive (Fungi) (evkarionti)  Praživali (Protozoa) (evkarionti)  Enocelične alge (Algae): rastline (evkarionti) praživali  Virusi (necelični), viroidi (rastlinski), Niso MO: prioni (beljakovine, infektivni delci) alge prioni virusi  Bakterije so raznovrstni prokariontski enocelični organizmi,  Arheje: starinske bakterije  Glive so evkariontski organizmi,(kvasovke so pretežno enocelične glive; plesni so nitaste glive - večcelične)  Protozoji (praživali) so v okolju, v organizmih. Le nekateri nezaželeni kot povzročitelji parazitskih zoonoz  Virusi so necelične enote, ki razvijejo značilnosti živega šele kot znotrajcelični paraziti v živih celicah. V okolju se ne razmnožujejo. Tri domene ali gospostva Kje vse so prisotni mikroorganizmi?  IZVOR IN VLOGA MIKROORGANIZMOV  so ubikvitarna (povsod navzoča) živa bitja,  predstavljajo ključni člen kroženja snovi v naravi.  so sestavni deli prehranskih verig.  sodelujejo pri biokemijskih pretvorbah snovi.  IZVOR IN VLOGA MIKROORGANIZMOV PATOGENI MO: POVZROČAJO OBOLENJE PRI ZDRAVIH LJUDEH (ŽIVALI, ČLOVEK) OPORTUNISTIČNI MO: POVZROČAJO OBOLENJE LE PRI IMUNSKO OSLABLJENIH OSEBKIH -SO DRUGAČE SAPROFITI ALI KOMENZALI ZA ČLOVEKA NENEVARNI MO Skupno št. znanih vrst MO: 1031 Število patogenih: cca 1400 vrst (manj kot 1% vseh poznanih MO) Poti prenosa MO na človeka povrtnine zrak Pomembno: prenos človek - človek Mikroorganizmi v okolju Bakterije v pesku v puščavi MO v njihovem naravnem habitatu MO zelo prilagodljivi - razširjeni po celi Zemlji, v različnih biomih, uporabljajo različne vire energije in različne substrate za pridobitev energije in sebi lastnih snovi. Žveplove bakterije in virusi S svojim delovanjem spreminjajo v njih na dnu morja tudi svoje okolje ter tekmujejo z drugimi organizmi v njihovem okolju.  Za ekosistem je značilno biogeokemično kroženje snovi- kje je mesto m.o. ? Rastline, alge, foto in kemoavtotrofne bakterije PRIMARNA PRODUKCIJA Hrana za heterotrofe: živali, mikroorganizmi, glive Anorganske SEKUNDARNA snovi PRODUKCIJA Organske snovi Nitrifikacijske bakterije Hrana za glive, bakterije (dekompozitorji) MO na vseh stopnjah krožne poti snovi in energije !!  Tla, voda in zrak:  BAKTERIJE, GLIVE, ALGE in PRAŽIVALI.  MO krožijo med vodo, zrakom, živimi organizmi in tlemi.  Padavine izpirajo MO iz zraka v tla in v vodo, v vodo prehajajo tudi talni mikroorganizmi.  Z izhlapevanjem vode in tvorbo aerosolov, mikroorganizmi znova prehajajo v ozračje.  razširjanje mikroorganizmov na večje razdalje.  Večina jih v zraku ne preživi, oziroma niso S fluorescentnim barvilom aktivni. označene bakterije v zraku MIKROORGANIZMI PRI RASTLINAH Izvor okužbe rastlin (patogeni MO): a. tla b. voda  Med temi predstavniki so: - neškodljivi saprofiti (komenzali) - rastlinski patogeni, -tvorba toksinov (npr. med skladiščenjem kmetijskih pridelkov - plesni rodu Fusarium). - simbionti (Rhizobium) BAKTERIJE  Rhizobium V TLEH - so po Gramu negativne paličaste bakterije. -v procesu FIKSACIJE DUŠIKA pretvarjajo dušik iz zraka v vezano Korenine z vozliči z bakterijo obliko. simbioza z rastlinami živijo na koreninskih strukturah rastlin (rizosfera) Prečni prerez vozliča  Zadebelitve na koreninah metuljnic zaradi prisotne nitrifikacijske bakterije Rhizobium. -fiksacijo dušika lahko izvedeta le v simbiozi. Rhizobium iz prsti v citoplazmo celic koreninskih laskov, -pojav kroglaste odebelitve. - korenine metuljnic tvorijo organske snovi, ki stimulirajo rast bakterije. - bakterije+rastline tvorijo snov legemoglobin (nosilec kisika) zračni N2 nitrogenaza (Rhizobium) NH4 aminikisline, (rastlina porabi) -Organske snovi, npr. sladkorje:porabi bakterija -Aminokisline:porabi rastlina Rhizobium na koreninah  Mikroorganizmi pri človeku: Koža  na površinah živalskega ali človeškega telesa, (koža, ustna votlina, respiratorni, intestinalni trakt in genitourinarni trakt)-normalna mikrobiota.  v organih, krvi ali v limfnem sistemu, je to znak obolelosti organizma. Normalna mikrobiota se deli v: ✓ A. stalna (m.o., najdemo na določenem območju v telesu - komenzalno sožitje, se razlikuje glede na mesto v telesu, spreminja se glede na starost, ipd. ✓ B. prehodna (nepatogeni ali pogojno patogeni MO, ki začasno-npr. nekaj ur, dni, tednov, naseljujejo kožo ali sluznice – niso nevarni ob nepoškodovani stalni mikrobioti. ✓ Število bakterij v/na človeku: 3.9·1013, v razmerju s človeškimi celicami (70 kg težek človek)-število celic: št. bakterij= 1:1 (Sender et al., BioRxiv, PLOS Biology doi: 10.1371/journal.pbio.1002533, 2016)  USTNA VOTLINA  veliko vrst m.o.  protimikrobne snovi (lizozim in laktoperoksidaza) v slini.  anaerobni predstavniki laktobacilov in streptokokov (dojenčki).  po Gramu pozitivne filamentozne bakterije na zobnih oblogah (razgradnja O-H v mlečno kislino.  Nekateri MO tudi patogeni (karies)  Več 100 različnih vrst mo. (npr. streptokoki, Sarcina, ipd. PREBAVNI TRAKT ŽELODEC:  Kislo okolje  je bariera proti prehajanju m.o. iz okolja v prebavni trakt.  tudi na stenah želodca proti kislini odporni laktobacili in laktokoki  Patogen: Helicobacter pylori. PREBAVNI TRAKT TANKO ČREVO (nevtralno do bazično okolje)  so fakultativni anaerobi, npr. Escherichia coli, Clostridium, Bacteroides, Bifidobacterium, Lactobacillus.  Normalna mikrobiota: pomaga pri prebavi, tvorba snovi (vitamin K), encimov, varovanje pred patogenimi mo.  DIHALNI SISTEM  V zgornji dihalni sistem prihajajo MO iz zraka z dihanjem.  Večina se jih ujame na migetalkast epitel in se odstrani iz telesa z izločki iz nosu in grla.  Stalna mikrobiota so Staphylococcus, Streptococcus (pneumoniae), Bacillus.  V pljučih ne sme biti MO. Streptococcus  GENITOURINARNI TRAKT  MO so samo v njegovi zunanji tretjini, ostali deli sečil so sterilni.  Normalna mikrobiota sečnice : stafilokoki, enterokoki, enterobakterije, mikoplazme in glive kvasovke.  V ženski nožnici so prisotni laktobacili, ki povzročijo rahlo kislo okolje, stafilokoki, streptokoki, itd. NORMALNA MIKROBIOTA NAŠ ORGANIZEM VARUJE PRED VDOROM PATOGENIH MO, TAKO DA PREPREČUJE NJIHOVO PRITRJEVANJE IN RAZMNOŽEVANJE NA KOŽI, SLUZNICAH. TVORI TUDI RAZLIČNE PROTIMIKROBNE SNOVI ALI ZA NAS KORISTNE SNOVI IN ENCIME. NORMALNA MIKROBIOTA STIMULIRA NAŠ IMUNSKI SISTEM OB STIKU S PATOGENIMI MO. MIKROORGANIZMI PRI ŽIVALIH:  živalska koža, dlaka, perje  Rodovi Staphylococcus, Micrococcus, Propionibacterium in Corynebacterium.  V fekalijah: Enterobacteriaceae, praživali Protozoa…  simbiontski mikroorganizmi v rumnu prežvekovalcev razgradnja celuloze in drugih rastlinskih polisaharidov v disaharid celobiozo in monosaharid glukozo.  ZOONOZE so bolezni, ki jih povzročijo patogeni MO, prenešeni iz živali na človeka (neposredno, živila živalskega izvora, surovina)  ŽIVILSKE SUROVINE IN DODATKI, DELOVNE POVRŠINE…… :  V živilstvu, v bolnišnicah, zavodih, drugih javnih objektih…..  Okužbe povzroča največkrat manjši in specifičen del mikrobiote Ljudje smo primarni izvor HUMANIH patogenih MO  pomembna splošna higiena okolja in osebna higiena, da ne prenašamo m.o. na druge ljudi, površne…  UMIVANJE ROK !!! Raziskava ZF (2015): 35 % moških in 9 % opazovanih žensk si po uporabi javnega stranišča ni umilo rok. Pravilno umivanje le pri 41 % tistih, ki so si jih umili.  Svetovni dan umivanja rok je 15. oktober Uradna spletna stran svetovnega dne umivanja rok: https://globalhandwashing.org/global-handwashing-day/  Glede na njihovo uporabnost in aktivnost jih razdelimo v :  Tehnološke kvarljivce, (vsebujejo encime, ki razgrajujejo sestavine živil in s tem slabšajo njihovo kakovost in skrajšajo obstojnost (proteoliti, lipoliti, glikoliti, itd.)  Patogene mo., (obolelost, infekcije in intoksikacije  Koristne mo., Biotehnologija, starter kulture pri predelavi živil BAKTERIJE Hierarhična zgradba sistema bakterij  Sistem živih bitij je zgrajen hierarhično.  Združevanje po sorodnosti  vrsta (species)- osnovna sistematska kategorija  Pri spolno razmnožujočih organizmih je vrsta……………………………………….. Hierarhična zgradba sistema bakterij  Sistem živih bitij je zgrajen hierarhično.  Združevanje po sorodnosti  vrsta (species)- osnovna sistematska kategorija  Pri spolno razmnožujočih organizmih je vrsta skupina vseh osebkov, ki so si med seboj podobni in se lahko med seboj razmnožujejo ter imajo plodne potomce.  Bakterije: ? Spolno razmnoževanje?  BAKTERIJSKA TAKSONOMIJA  Bakterije se ne razmnožujejo spolno, ampak samo z delitvijo- vegetativno.  ne velja definicija vrste kot za evkationte.  opredelitev bakterijske vrste dogovorna:  BAKTERIJSKA VRSTA JE SKUPINA BAKTERIJSKIH SEVOV, KI SO SI PO LASTNOSTIH (METABOLIZMU, MORFOLOGIJI, PATOGENEZI…) PODOBNI  (ni enotnih meril, kako velika mora biti podobnost za istovrstne bakterije)-odvisno od identifikacijskih metod.  Pomembna filogenetska podobnost* Dogovor:  Podoben GC % v DNA (