ROZMNAŻANIE I WZROST - FIZJOLOGIA BAKTERII

ROZMNAŻANIE I WZROST - FIZJOLOGIA BAKTERII
Zjawiska te zachodzą przez cały okres życia komórki. Nie jest łatwo je rozdzielić, ale są niezależne od siebie. Rozmnażają się przez podział prosty komórki. Tylko niektóre, np. nitkowate, mogą rozmnażać się przez fragmentację nitek lub przez wytwarzanie na konidioforach tworów – konidiów, a z nich formy wegetatywne (Streptomyces). Nieliczne rozmnażają się przez pączkowanie. Częstotliwość podziału jest charakterystyczna dla danego gatunku, ale może być też różna u różnych szczepów. Na długość tego okresu wpływają też warunki środowiska. W optymalnych warunkach podziały zachodzą co 20-40 minut, prątki gruźlicy 10-20 godzin. Trudno to prześledzić in vivo, znacznie rzadziej niż in vitro. Zachodzi replikacja – odtworzenie DNA nukleoidu. Nie wiadomo co reguluje podział, jakie są mechanizmy sterujące. Wyróżnia się etapy: powstanie inicjatora, początek replikacji chromosomu, podwojenie chromosomu, zakończenie replikacji, oddzielenie chromosomu, powstanie białek i przegrody, podział komórki na dwie potomne. W tworzeniu przegrody różną rolę ma ściana – wgłębia się w rejonie podziału i posuwa do wnętrza komórki. U Gramm+ dużą rolę mają mezosomy. Następuje separacja komórek. U niektórych bakterii nie ma całkowitego podziału powstają formy nitkowate lub inne układy komórek. U niektórych są autolizyny lizujące ścianę komórkową i komórki rozpadają się.
W DNA różnych organizmów jest różny stosunek procentowy zasad (w % G i C), np. u E.coli 52%, Clostridium 40%, Actinomyces 74%. Jest to wykorzystywane w systematyce drobnoustrojów. Chromosomalny DNA u E.coli ma masę cząsteczkową ok.2,8×109, długość 1,4 mm, zawiera ok. 4×106 pz.
Replikacja DNA zaczyna się w punkcie O (inicjacji replikacji); jest tylko jeden taki punkt. Następuje lokalna separacja dwóch łańcuchów i ich oddzielenie się (zerwanie wiązań wodorowych). Powstają widełki replikacyjne. Są 3 sposoby replikacji DNA: matrycą jest macierzysta nic (konserwatywny), semikonserwatywny i dyspersyjny DNA (dyspersja na fragmenty, a z nich nowe DNA). Biorą w tym udział polimerazy, nukleazy i inne enzymy. Nukleazy to zewnątrzkomórkowe enzymy uwalniane do środowiska za życia komórki (wykorzystywane w identyfikacji, systematyce; przyczyniają się do chorobotwórczości).
Synteza białka podobna jak u Eucaryota. O zdolności syntezy decyduje układ trójek nukleotydów w łańcuchu DNA (jednostki informacji).
Podstawowe elementy i funkcje genów jak u Eucaryota. Są w DNA lub RNA. Swoistość funkcji uwarunkowana liczbą, składem i sekwencją nukleotydów w genie. Ok. 1000 pz na gen. Komórka zawiera 2000-3000 genów. Są geny sterujące syntezą białek bezpośrednio lub pośrednio. Znane są mapy chromosomów, m.in. E.coli, Bacillus subtilis; poznane są operony laktozowe i syntezy tryptofanu.
W plazmidach – strukturach genetycznych pozachromosomalnych – też jest materiał genetyczny; są to replikony zdolne do niezależnej replikacji, zbudowane z kolistego dwuniciowego DNA. Maja znacznie mniejszą masę. Jedynie chromosomy maja geny warunkujące podziały komórek. Nie wszystkie szczepy zawierają plazmidy i nie są one niezbędne. Nadają nowe ważne właściwości, np. geny plazmidowe oporności na chemioterapeutyki. Replikują się semikonserwatywnie w sposób kontrolowany lub niekontrolowany (wynikiem może być obecność do kilkudziesięciu kopii tego samego plazmidu i genów w komórce uzyskiwanie produktów tych genów). Kontrolowana replikacja przebiega synchronicznie z podziałem komórki. Jako oddzielne replikony różne plazmidy mogą koegzystować lub konkurować ze sobą (np. uniemożliwia wniknięcie innego lub ujawnia się po wniknięciu – niezgodność plazmidów; wykorzystano to do podziału grup wg zgodności  ważne w epidemiologii). Dwa mogą ze sobą rekombinoweć w jeden duży plamid lub włącza się tylko fragment. Mogą tworzyć oligomery jak ogniwa łańcucha. Zawierają różną liczbę różnych antygenów. Są geny warunkujące: zdolność do replikacji, zdolność do koniugacji (geny tra), wykluczanie wnikania do komórki innych plazmidów, właściwości anaboliczne i kataboliczne, wytwarzanie antygenów (toksyn chorobotwórczość), zwiększanie i zmniejszanie podatności na mutację, zdolność do adhezji (chorobotwórczość), oporność na antybiotyki, sole metali ciężkich, sulfonamidy, detergenty, czynniki mutagenne, bakteriofagi. Skład genów może ulec zmianom przez wypadnięcie (delecję), wymianę, wbudowanie (insercję) nowego genu plazmidowego lub chromosomalnego, mutację. Plazmidy mogą być przekazywane z komórki do komórki na dwa sposoby:
• koniugacyjnie (przekazywanie zakaźne, infekcyjne, samozakaźne) – zawierają geny transferowe tra sterujące wytworzeniem sex pili  umożliwiają komórkom połączenie się przez koniugacje z inną komórką i przekazanie części materiału genetycznego; własny mechanizm rozprzestrzeniania;
• niekoniugacyjnie - brak tra  brak sex pili; przekazywane w procesach transdukcji i transformacji.
Niektóre mają zdolność trwałego wbudowania się w określone miejsce chromosomu – episomy. Jest on replikowany i przekazywany komórkom potomnym. Może też dołączyć się od chromosomu, a w pewnych sytuacjach zabrać też inne geny, które stają się genami plazmidowymi. Komórka może utracić cały plazmid, a plazmid geny. Spontaniczne usunięcie plazmidu następuje na skutek błędów w replikacji i podziale do komórek potomnych. Czynniki leczące umożliwiające eliminacje plazmidów: oranż akredynowy, akryflawina, bromek etydiowy, antybiotyki, podwyższona temperatura i in. Skuteczność eliminacji jest różna, zależy od gatunku. Mechanizm nie jest wyjaśniony. Jeśli komórka utraci plazmid, może go odzyskać tylko przez pobranie od innej komórki. Pewne plazmidy można klasyfikować ze względu na strukturę i funkcję:
• plazmidy F – umożliwiają koniugację, syntezę pili; „czynniki płodności”, episomy;
• plazmidy Col – różnorodna grupa; determinują u E.coli wytworzenie kolicyn;
• plazmidy R – oporność; niosą geny oporności na czynniki przeciwbakteryjne;
• bakteriofagi łagodne – zaliczanie to sprawa sporna, bo dla innych bakterii mogą być zjadliwe.
Jeżeli plazmid F porwie ze sobą sąsiadujący gen chromosomalny to określa się go jako F’.
Plazmidy R – tylko naturalnie powstałe plazmidy. Odkryli je uczeni japońscy badając pałeczki Shigella (czerwonki). Odporne na antybiotyki szczepy E.coli mogą przekazywać te geny wrażliwym szczepom Shigella w organizmie ludzkim. Są u Gramm+ i Gramm-. Występują geny oporności na różne antybiotyki, sole rtęci, srebra, kobaltu, niklu, kadmu, arsenu, bizmutu itd. Opisano ponad 70 typów plazmidów R, zawierających po 3-6 genów oporności (1 gen warunkuje oporność na całą grupę antybiotyków, np. amp na β-laktamowe).

Comments are closed.