bakterie chorobotwórcze dla człowieka.doc

Bakterie

Bakterie to najprostsze jednokomórkowe organizmy, występujące we wszystkich środowiskach. Ich komórka jest wielkości od 0,2 do 80mikrometrów. Wyróżnia się ziarniaki, laseczki, przecinkowce, śrubowce, cylindryczne, spiralne, kolonijne. Występują najczęściej w koloniach jako dwoinki, gronkowce, pakietowce, paciorkowce. Ze względu na sposób bytowania bakterie dzielą się na:

·         symbionty - żyją w symbiozie (zgodzie) z żywicielem i czerpią obopólne korzyści - np. bakterie kwasu mlekowego;

·         komensale - nie wywołujące szkód w organizmie - np. E.coli jako komensale tylko jelita grubego;

·         pasożyty - bakterie chorobotwórcze, które powodują szereg różnych chorób roślin, zwierząt i ludzi.

Bakterie chorobotwórcze

U ludzi do zakażenia dochodzi drogą bezposrednią, np. przez zranioną skórę (kontakt z zakażonym przedmiotem lub osobom), układ pokarmowy (zjedzenie zakażonego pokarmu lub wypicie płynu), oddechowy (drogą kropelkową), kontakt płciowy oraz przez zakażoną krew.

Cechą charakterystyczną bakterii jest ich zjadliwość, atakują określone tkanki, rozmnażają się w nich i wydzielają niebezpieczne dla zdrowia trujące związki. Bakterie najczęściej występują w koloniach. Ze względu na kształt rozróżnia się m.in. ziarniaki, laseczki, przecinkowce, śrubowce, cylindryczne, spiralne.

Niektóre gatunki bakterii chorobotówrczych:

·         gronkowce, np. gronkowiec złocisty - infekcje gardła, skóry: czyraki, liszajec, jęczmień, zapalenie mieszków włosowych;

·         paciorkowce, np. ropny - ostre zapalenie migdałków i błony śluzowej gardła, róża;

·         Escherichia coli (E. coli) - zatrucia pokarmowe i infekcje układu moczowo-płciowego

·         Helicobakter pylori - chorobę wrzodową żołądka i dwunastnicy, raka tych narządów;

·         Salmonella - ostre zatrucia pokarmowe, dur brzuszny;

·         Enterobacter - zapalenie płuc i opon mózgowo - rdzeniowych, zakażenia układu moczowego;

·         Pneumococci - zapalenie ucha środkowego, zatok, oskrzeli, w przebiegu zapalenia płuc wywołuje posocznice.

Gronkowce

Gronkowce (Staphylococcus) - należą do grupy ziarenkowców Gram-dodatnich, mają kulisty kształt i tworzą skupiska przypominające grona - staphyle. Są obecne w powietrzu, kurzu, ściekach, wodzie, mleku, mięsie i innych produktach spożywczych.

Najczęściej występujące szczepy gronkowca to: gronkowiec złocisty (s. aureus) - odpowiedzialny za większość zakażeń u ludzi, gronkowiec biały (s. epidermidis) - wywołuje zakażenia u osób z obniżoną odpornością i powodujący zakażenia układu moczowo-płciowego Staphylococcus saprophyticus.

Głównymi nosicielami gronkowców są ludzie (i zwierzęta). U ludzi najczęściej występują bezobjawowo w nosie i gardle, na włosach, a także na skórze zdrowych osobników.

Rozprzestrzenianiu sprzyja bezobjawowe nosicielstwo. Szacuje się, że co najmniej 10% ludzi zdrowych to stali nosiciele gronkowca złocistego, zaś 70 - 90% należy do tzw. nosicieli przejściowych. Bakteria zasiedla głównie błony śluzowe nosa i gardła.

Zakażenia dotyczą przede wszystkim skóry i tkanek podskórnych, zwykle z udziałem procesu ropnego (czyraki, trądzik, jęczmień, liszajec zakaźny, toksyczna nekroliza naskórka, zapalenie mieszków włosowych, gronkowcowy zespół oparzonej skóry).

Infekcje gronkowcowe stanowią poważny problem, zwłaszcza w szpitalach, gdzie często dochodzi do zagrażających życiu zakażeń, takich jak syndrom szoku toksycznego, ropnie mózgu, zapalenie płuc, wsierdzia, szpiku kostnego i kości, opon mózgowych, mięśnia sercowego, żył. Często dochodzi też do infekcji układu moczowego. Ponadto u pacjentów po zabiegach chirurgicznych oraz osób z obniżoną odpornością, zakażenie gronkowcowe może przejść w postać uogólnionej posocznicy.

Staphylococcus aureus (gronkowiec złocisty) jest zdolny do łatwego nabywania oporności na antybiotyki. Obecnie coraz częściej obserwuje się występowanie szczepów wielolekoopornych, co utrudnia skuteczne leczenie gronkowcowych zakażeń.

Gronkowce najczęściej powodują:

·         zakażenia skóry, infekcje ran i dróg oddechowych;

·         zapalenie mieszków włosowych, liszajec, jęczmień, czyraki;

·         zapalenie płuc, wsierdzia, stawów;

·         zapalenie opon mózgowo - rdzeniowych;

·         zakażenia szpiku kostnego i kości;

·         ropnie narządowe: płuc, wątroby, nerek, mózgu.

Ponadto powodują zatrucia pokarmowe za sprawą wytwarzanego jadu - enterotoksyny, która wywołuje niezwykle silne wymioty i biegunki oraz spadek ciśnienia krwi, zapaść.
Potencjalnym źródłem zatruć są najczęściej: lody, ciastka z kremem i budyniem, jajka i sałatki z majonezem. Ponadto: mleko i nabiał, mięso, wędliny, drób oraz przetwory z ryb.

Paciorkowce

Paciorkowce (Streptococcus) - ziarenkowce, kuliste bakterie Gram-dodatnie, układające się w łańcuszki, posiadają szereg czynników zjadliwości.

Chorobotwórczymi dla człowieka są: paciorkowiec ropny (Streptococcus pyogenes), paciorkowiec zieleniący (Streptococcus viridans), paciorkowiec kałowy (Streptococcus faecalis).

Paciorkowce cechuje duża inwazyjność, wywołują: ostre zapalenie migdałków (angina paciorkowcowa) i błony śluzowej gardła, zapalenie zatok, ropne zapalenie skóry i tkanki podskórnej, zapalenie ucha środkowego, liszajec zakaźny, pęcherzycę, zapalenie wsierdzia, zakażenia ran. Ponadto: chorobę reumatyczną, zapalenie płuc, oskrzeli, dróg moczowych lub gruczołu mlekowego, powodują sepse - posocznice.

Paciorkowce powodują powikłania: popaciorkowcowe zapalenie stawów, przewlekłe zapalenie krtani, zatok, nerek, zapalenie mięśnia sercowego, opon mózgowo-rdzeniowych.

E. coli (Escherichia coli) - pałeczka okrężnicy

Pałeczka okrężnicy (Escherichia coli) - bakterie Gram-ujemne, należą do normalnej mikroflory jelit człowieka i zwierząt. Dopóki zasiedlają wnętrze jelita grubego nie stanowią zagrożenia dla organizmu. Jej obecność ułatwia trawienie białek i wytwarzanie witaminy K. Jednak w przypadku, osłabienia systemu immunologicznego gospodarza, pałeczki okrężnicy mogą stać się przyczyną groźnych chorób.

Do schorzeń najczęściej wywoływanych przez E. coli należą: zapalenie pęcherzyka żółciowego, zakażenia układu moczowego, przewodu pokarmowego, choroby płuc, biegunki, zapalenie przydatków, ropnie, choroby układu nerwowego, zapalenie opon mózgowo - rdzeniowych u noworodków.

Helicobacter pylori

Helicobacter pylori - bakteria Gram-ujemna o spiralnym kształcie, może przechodzić z tej formy do postaci ziarenkowca, co ułatwia jej przeżycie i rozprzestrzenianie się. Jest wrażliwa na warunki zewnętrzne ale potrafi przeżyć w kwaśnym środowisku. Najczęściej kolonizuje powierzchnię błony śluzowej żołądka i dwunastnicy.

Helicobacter pylori odpowiada za 4 z 5 przypadków choroby wrzodowej żołądka i 90% przypadków choroby wrzodowej dwunastnicy. Początkowo wywołuje przewlekłe zapalenie błony śluzowej żołądka, chorobę wrzodową żołądka i dwunastnicy, w fazie ostatecznej raka tych organów.

Bakterie to jedna z gromad królestwa bezjądrowych (Procaryota). Bakterie, podobnie jak pozostałe komórki prokariotyczne, wykazują zwykle niewielkie rozmiary. Typowa komórka bakteryjna ma zwykle średnicę ok. 1 μm (tj. 10-6m), przy długości nie przekraczającej 5 μm. Spotyka się jednak również bakterie o mniejszych wymiarach, np. wiele ziarniaków ma średnicę 0,5 μm, a z drugiej strony znane są również prawdziwe giganty. Największym znanym obecnie gatunkiem bakterii jest Thiomargarita namibiensis (siarkowa perła Namibii), której komórka może mieć długość nawet 2 mm.

Kształty i rozmiary komórek bakteryjnych

·         ziarenkowce, ziarniaki (coccus) - komórka bakteryjna ma kształt kulisty. Na uwagę zasługuje fakt, że mamy tutaj na myśli dojrzałe, wegetatywne formy bakterii. W niektórych stadiach życiowych, np. pod postacią spor, bakterie mogą przybierać inny kształt, niż formy wegetatywne.

·         pałeczki (bacterium) - wydłużone,

·         laseczki (bacillus) - pałeczki z przetrwalnikami

Rozróżnienie pałeczek od laseczek bywa nieco problematyczne. Jedni autorzy twierdzą, że pałeczki to formy wydłużone, grubsze od laseczek i w odróżnieniu od nich mogące wytwarzać zarodniki. Inni autorzy z kolei uważają, iż pałeczki to wydłużone, cylindryczne komórki gramujemne, natomiast laseczki to wydłużone, czasami nawet nitkowate formy gramdodatnie. Spotyka się także takie pozycje, w których mówi się jedynie o pałeczkach, mając na myśli wszystkie cylindryczne lub bardziej wydłużone kształty komórek bakteryjnych.

·         promieniowce - nitkowato rozgałęzione,

·         przecinkowce (vibrio) - przypominające przecinki,

·         maczugowce - przypominające maczugi,

·         wrzecionowce - o kształcie wrzeciona

·         śrubowce (spirillum) - mają kształt falisty i są podobne do węży

·         krętki - mają komórkę skręconą o niezwykle charakterystycznej i niespotykanej wśród innych bakterii budowie

·         przecinkowce (vibrio) - mają kształt przecinków, zbliżony do kształtu bumerangu

·         nici lub nitkowce - stanowiące bardzo silnie wydłużone komórki

W przypadku ziarniaków możemy wyróżnić:

·         dwoinki (diplococcus) - występują parami,

·         czworaczki, tetrady - występują czwórkami,

·         pakietowce (sarcina) - regularne prostopadłościany,

·         paciorkowce (streptococcus) - stanowiące łańcuch komórek i powstające na skutek podziałów kolejnych komórek w tej samej płaszczyźnie

·         gronkowce (staphylococcus) - będące, jak sama nazwa wskazuje, zgrupowaniami komórek o kształcie grona; powstają one na skutek podziałów komórek w wielu różnych płaszczyznach

Podział ze względu na wynik barwienia metodą Grama:

·         Bakterie Gram-ujemne, G- Bakterie barwiące się na czerwono w barwieniu metodą Grama. W budowie komórki bakterii G-, w przeciwieństwie do Gram-dodatnich, wyróżnia się zewnętrzną błonę komórkową. Ściana komórkowa bakterii G- jest cieńsza, zawiera mniej warstw peptydoglikanu (mureina zbudowana jest z nietypowych aminokwasów i połączonych w łańcuchy pochodnych cukrów. Chemicznie jest to biopolimer kwasu mureinowego i N-acetyloglukozaminy.).

·         Bakterie Gram-dodatnie, G+ Bakterie barwiące się na niebiesko w barwieniu metodą Grama. W budowie komórki bakterii G+, w przeciwieństwie do Gram-ujemnych, nie wyróżnia się zewnętrznej błony komórkowej.

Należy zauważyć, że niektóre gatunki bakterii, szczególnie te należące do form wydłużonych, mogą w zależności od warunków wykazywać dosyć duże zmiany w kształcie komórek. Zjawisko to nazywamy pleomorfizmem i jest ono spotykane zwłaszcza w przypadku maczugowców.

W większości bakterie to organizmy cudzożywne (heterotrofy), które żyją jako roztocza lub pasożyty czerpiące gotowe związki organiczne z innych organizmów. Niektóre bakterie są samożywne (autotrofy) czyli zdolne do przyswajania dwutlenku węgla albo w procesie fotosyntezy, albo w procesie chemosyntezy (utleniania związków trujących bądź nieprzyswajalnych, któremu towarzyszy wydzielenie energii oraz powstanie związków przyswajalnych).

Ze względu na wykorzystywane źródło energii wyróżnia się m.in. bakterie:

·         siarkowe (uzyskujące energię, potrzebną do asymilacji dwutlenku węgla, podczas utleniania siarki i jej związków),

·         metanowe (rozkładające związki organiczne z wytworzeniem metanu),

·         wodorowe (utleniające wodór cząsteczkowy),

·         żelazowe (utleniające związki żelazawe do żelazowych),

·         purpurowe siarkowe (samożywne, zawierające bakteriochlorofil, które w czasie fotosyntezy redukują dwutlenek węgla, utleniając siarkowodór),

·         purpurowe bezsiarkowe (samożywne, w czasie fotosyntezy redukujące dwutlenek węgla przez utlenianie znajdujących się w środowisku alkoholi lub wodoru).

Wśród bakterii są zarówno tlenowce (aeroby), jak i beztlenowce (anaeroby):

·         bezwzględne tlenowce - rosną tylko w obecności tlenu atmosferycznego i czerpią energię drogą oddychania tlenowego;

·         bezwzględne beztlenowce - rosną tylko w nieobecności tlenu (tlen jest dla nich zabójczy), czerpią energię drogą beztlenową;

·         względne beztlenowce - rosną w niskich stężeniach tlenu atmosferycznego, czerpią energię także drogą oddychania beztlenowego. W tej grupie jest najwięcej bakterii chorobotwórczych.

Ze względu na temperaturę, w której bakterie utrzymują żywotność, dzielimy je na:

·         bakterie psychrofilne - giną poniżej temperatury 0°C i powyżej 30°C, najlepiej rozwijają się w temperaturze: 15°C

·         bakterie mezofilne - giną poniżej temperatury 10°C i powyżej 45°C, najlepiej rozwijają się w temperaturze: 30-37°C. W tej grupie znajdują się bakterie chorobotwórcze, dla których optymalna jest temperatura ciała ludzkiego

·         bakterie termofilne - giną poniżej temperatury 40°C i powyżej 70°C, najlepiej rozwijają się w temperaturze 52°C. Bakterie te żyją w gorących źródłach siarkowych, żelazowych oraz w gorących ściekach.

BUDOWA BAKTERII

Komórka bakterii otoczona jest błoną cytoplazmatyczną, a także (poza Mycoplasmatales) ścianą komórkową i niekiedy otoczką śluzową. Ściana komórkowa wytwarza charakterystyczne wyrostki (fimbrie), które prawdopodobnie pełnią rolę w procesach płciowych. Narządem ruchu bakterii są rzęski bakteryjne. W cytoplazmie mieszczą się rybosomy, mezosomy (zawierające enzymy i spełniające rolę mitochondriów), substancje zapasowe oraz - u bakterii samożywnych - ziarna chromatoforowe, zawierające barwniki.

Bakteria nie ma wyodrębnionego jądra. Jego odpowiednikiem jest nukleoid nie oddzielony błoną od reszty cytoplazmy, a zawierający genofor (chromosom bakteryjny) zbudowany z DNA w formie zamkniętego pierścienia. W komórkach wielu gatunków bakterii oprócz genoforu występują także znacznie mniejsze od niego koliste cząsteczki DNA zwane plazmidami.

W niesprzyjających warunkach bakterie tworzą formy przetrwalnikowe. Rozmnażają się wegetatywnie, przez podział, który jest poprzedzony replikacją genoforu.

U bakterii występują procesy płciowe które zachodzą w komórkach bakterii. Proces płciowy nie zwiększa liczby komórek choć powoduje wymieszanie materiału genetycznego między komórkami, co prowadzi do wymieszania materiału genetycznego bakterii i ich lepszego przystosowania się do warunków środowiska. Pierwszy z procesów to transformacja, gdzie bakteria pobiera DNA z otaczającego roztworu. Taki proces zachodzi niekiedy w naturze, lecz częściej jest pobudzany w warunkach laboratoryjnych w celu nakłonienia bakterii do pobrania obcego DNA w doświadczeniach genetycznych. Kolejnym procesem jest koniugacja, gdzie w czasie jej trwania fragmenty DNA przekazywane są biorcy poprzez mostek cytoplazmatyczny cześć skopiowanego DNA od komórki dawcy i przyłącza go do swojego chromosomu. Trzecim procesem jest transdukcja, bakteriofagi wynoszą fragmenty DNA gospodarza wraz ze swoimi. W większości przypadków bakterie rozmnażają się przez podział komórki. ż podziałem komórki związane jest podwojenie materiału genetycznego zawartego w genoforze. Proces ten powiązany jest ze wzrostem ściany komórkowej, do której przyczepiony jest nukleoid. U niektórych bakterii występuje pączkowanie, komórka powstaje poprzez uwypuklenie ściany komórkowej macierzystej.

Bakterie mają ogromne znaczenie biologiczne jako jeden z głównych czynników utrzymujących krążenie materii w przyrodzie (destruenci rozkładają martwą materię organiczną). Do najważniejszych grup ekologiczno-fizjologicznych należą bakterie glebowe (wytwarzające m.in. próchnicę glebową) i bakterie korzeniowe (Rhizobium). Bakterie są również niezbędne do prawidłowego funkcjonowania przewodów pokarmowych zwierząt - u przeżuwaczy występuje specyficzna flora bakteryjna trawiąca celulozę, u człowieka bakterie syntetyzują witaminę K i witaminy z grupy B. Bakterie wykorzystywane są również w przemyśle farmaceutycznym (produkcja leków np. insuliny, witamin), spożywczym (fermentacja, jogurty).