Mikrobioloogia I kursus 2012 (2)

Kordamisküsimused Mikrobioloogia I kursuse kohta 2012
Mida prooviti tõestada Milleri - Urey katsetega?
Et ürgse Maa atmosfäär oli tänapäevasest erinev – see oli redutseeriv . Seal esinesid vesinik , ammoniaak ja metaan (hapnik puudus), millest tekkisid orgaanilise aine molekulid, mis olid aluseks elu tekkele.
Selgita neid katseid.
Miller ja Urey lõid laboris tingimused, mis oleks pidanud vastama tingimustele varasel Maal. Katses loodud redutseeriv atmosfäär koosnes veeaurust, vesinikust, ammoniaagist ja metaanist (hapnik puudus!). Veeaur juhiti läbi gaaside segu, elektroodidega tekitatud välgu ja seejärel jahutati. Vees moodustunud orgaanilised ained vähemalt osaliselt kaitstud kiirguse ja elektrilaengute eest. Vesi kolvis muutus algul kollakaks, hiljem päris pruuniks .
Ammoniaak, vesinik, metaan ja vesi lihtsate orgaaniliste ainete abiootilises sünteesis.
Gaasifaasis moodustusid laengute mõjul lihtsamad ained (nt. ammoniaagist ja metaanist moodustus vesiniktsüaniid HCN), mis kondenseeriti jahutades veefaasi, kus toimusid põhilised sünteesireaktsioonid.
Milleri-Urey katsetes sünteesitud produktid .
Milleri-Urey eksperimendis moodustunud aineid määrati paberkromatograafiliselt. Näha on alaniini, glütsiini (kõige rohkem), aspartaadi ja aminobutüraadi laigud. (kokku 20 sorti aminohappeid )
Proteinoidid.
Sidney Foxi abiootiliselt valmistatud polüpeptiidid. Laboris tilgutatakse monomeeride lahus kuumale liivale, savile või kivile – vesi aurustus ja monomeerid absorbeerusid pinnale. Pinnal olevad metallid (raud, tsink ) toimivad katalüsaatoritena dehüdratsioonil.
RNA ahelate abiootiline süntees.
Ribonukleotiididest saab nt savi pinnal moodustuda RNA-aheldad. Kui keemiliselt sünteesitud RNA- ahelale lisada RNA monomeere, saab sellest sünteesida 5-10 lülilisi komplementaarseid RNA ahelaid. Kui lisada katalüsaatorit (tsinki) saab ka pikemaid (kuni 40).
Tahke pinna (näiteks savi) tähtsus abiootilises sünteesis.
Savi adsorbeerib enda pinnale aminohappeid ja teisi orgaanilisi monomeere.
1) Savi pinnal saavad rasvhapetest moodustuda membraaniga ümbritsetud kerakesed, mis on võimelised suurenema, lülitades endasse uusi momomeere ja jagunema , kui neid suruda läbi peenepoorilise filtri;
2) Savi pinnal saab moodustuda ka lühike RNA ahel ribonukleotiididest.
3) Aminohapetest moodustuvad savi pinnal peptiidid (proteinoidid).
Ürgrakk.
Ehk protobiont - abiootiliselt sünteesitud molekulid (peptiidid või lipiidid ) võisid vees spontaanselt moodustada membraaniga ümbritsetud kerakesi.
Seda ümbritseb 2-kihilne membraan – vanem versioon , et see oli lipiididest , uuem et peptiididest. (Lipiidne oleks olnud liiga hüdrofoobne, mis ei sobiks kokku difusiooniga toitumisega.)
RNA-elu.
1) Abiootiliselt sünteesitakse ribonukleotiididest RNA ahelad ja aminohapetest peptiidid;
2) Isereplitseeruv RNA;
3) Isereplitseeruv RNA lipiidse või peptiidse membraaniga kerakestes;
4) Lihtsad rakud , kus RNA on nii kodeerivaks kui ka katalüüsivaks molekuliks;
5) Sünteesitud valgud võtavad üle osa RNA katalüütilisi rolle;
6) DNA evolutsioon RNA-st;
7) Kaasaegne rakk , milles DNA kodeerib tunnuseid, RNA vahendab info tõlkimist valkude keelde ja valgud katalüüsivad.
Lühikesed peptiidid kui potentsiaalsed ürgrakkude membraani koostisosad.
Lühikesed pindaktiivsed peptiidid (üks ots hüdrofiilne, teine hüdrofoobne) on võimelised assambleeruma agregaatideks: nanotorudeks, fibrillideks, põiekesteks, membraanideks. Selline peptiid on nagu membraanne fosfolipiid : tal on hüdrofiilne pea ja hüdrofoobne saba.
Stromatoliidid.
Stromatoliidid on vöödilised kivitaolised settemoodustised, mis on sarnased ka tänapäevastele mikroobsetele mattidele. Meetrikõrgune stromatoliit võib olla 2000 miljonit (2 miljardit) aastat vana, kuna ta kasvab üliaeglaselt.Arvatakse, et kivistised
stromatoliitides võiksid kuuluda tänapäevaste roheliste mitteväävlibakterite või tsüanobakterite eellastele.
Hapniku kogunemine atmosfääris ja tsüanobakterid.
Tsüanobakterid ilmusid vähemalt 2,5 miljardit aastat tagasi. Stromatoliitidega samavanustes meresetetes on leitud vöödilisi rauarikkaid setteid (banded iron). Arvatakse, et need setted moodustusid perioodil kui tsüanobakterid tekitasid fotosünteesil massiliselt hapnikku. See reageeris lahustunud rauaioonidega ja sadenes raudoksiidina. Raua oksüdeerumine takistas esialgu hapniku akumuleerumist atmosfääri. Seejärel said mered küllastuda hapnikuga, ning lõpuks ka atmosfäär. Umbes kaks miljardit aastat tagasi hakkasid rauarikkad kivimid maal muutuma atmosfäärihapnikuga oksüdeerudes punaseks.
Eluslooduse domeenid ja prokarüootide koht neis.
Elusloodus jaguneb arhedeks, bakteriteks ja eukarüootideks – bakterid ja arhed on prokarüoodid.
Mida tähendab mõiste „prokarüoot” ?
Eeltuumne . (Neil puudub tuumamembraan ja mitmed organellid).
Arhed, nende erilisus , sarnasus bakteritega ja eukarüootidega.
Arhedel eeterlipiidid (teistel esterlipiidid).
Moodustavad metaani.
Sarnasused bakteritega:
Rõngaskromosoom
genoomi suurus
operonide esinemine
mRNA intronite puudumine
70s ribosoomid
metabolismiensüümide aminohappeline järjestus. 
Sarnasused eukarüootidega:
Histoonid
Rakuskelett
DNA- seoseline RNA polümeraas kompleksne ja koosneb paljudest subühikutest, transkriptsioonifaktorid homoloogsed eukarüootide omadega.
Arhede erilised elupaigad : mustad suitsetajad , ülisoolased veekogud.
Mustadel suitsejatel elavad hüpertermofiilid, nagu nt Pyrodictium occultum- meelistemperatuur 105 kraadi, range anaeroob .
Soolastes veekogudes elutsevad äärmuslikud halofiilid nagu perekond Halobacterium- sünteesivad ATPd valgusenergia abil.
16SrRNA geenid prokarüootide evolutsiooni uurimisel ja süstematiseerimisel.
16S rRNA järjestuste võrdlemisel eristus osa prokarüoote eraldi rühmana. Arhedeks hakati nimetama rühma, kelle 16S rRNA geenid olid järjestuselt suhteliselt sarnased eukarüootide 18S rRNA omale.
Eukarüootse raku tekke hüpotees sümbioosi teel.
Endosümbioosi teooria kohaselt on tänapäeva eukarüoodid arenenud astmeliselt: esmalt moodustus tuum ja siis “neelati alla” sümbionte, millest arenevad organellid. Teooria kohaselt asustasid aeroobsed bakterid (proteobakterid?) primitiivsete eukarüootide tsütoplasma ja nendest said mitokondrid – raku jõujaamad. Rakud said hakata hingama. Rakku neelatud ürgsetest tsüanobakteritest said kloroplastid .
Bakterite nimetuste tuletamine . Nimetustes sisalduv info.
Bakterite nimetused koosnevad perekonnanimest ja liigiepiteedist. Nende moodustamisel kasutatakse enamasti ladina- ja kreekakeelseid nimetusi.
albus (valge), aureus ( kuldne ), brevis (lühike), echinatus (ogaline), flavus (kollane), occidentalis (lääne); orientalis (ida), phyllo (leht), poly (palju), mono (üks), sanguis ( veri ), ruber (punane), sinensis (Hiinast), tenuis ( sale ), tertra (neli), thrix ( niit , juus), vulgaris (tavaline), xanthos (kollane)
Soovitavalt peaks bakteri nimetus sisaldama infot tema kuju, elupaiga, biokeemia, värvuse, ainevahetuse jne kohta.
Bakterite suurus.
Keskmine bakteriraku ruumala on 1 µ3. Enamiku bakterite suurus on 0.5-3 µm.
Eripinna mõiste.
Mida väiksem on rakk , seda suurem on tema eripind (pindala ja ruumala suhe).
Eripind ja bakteri kuju.
Näiteks kerakujulisel bakteril on eripind väiksem, kui peenikesel pulgal. Bakteritest
on suurim eripind lameda õhukese plaadi kujulistel bakteritel. Selline on näiteks Haloquadratum walsbii, soolase vee arhe , kes fotosünteesib ja tema rakk on nagu suure pinnaga päikesepatarei.
Suurimad, suured ja väikseimad bakterid.
Suured bakterid on niitjad bakterid, kelle niidi pikkus võib ulatuda 500 µm-ni. Mõne tsüanobakteri (Oscillatoria) niidi pikkus võib olla kuni 12 mm (läbimõõt 20-25
µm). Üherakulistest bakteritest on ühed suuremad spirillid, Thiospirillum jenense, ja Chromatium okeanii, kelle pikkus ulatub 50 µm-ni. Ka spiroheetide rakud võivad olla väga pikad, kuni 500 µm.
Väga suur bakter on Epulopiscium fishelsonii, keda algselt peeti algloomaks. Tema pikkus on üle 600 µm ja ruumala miljon korda suurem, kui tavalistel bakteritel. Seega on ta suurem, kui näiteks kingloom. Ookeanisetetest on leitud veel üks hästi suur bakter - Thiomargarita namibiensis. Seega on suurim tuntud bakter. Tema ühe raku diameeter on 100-750 µm, seega peaaegu 1 mm. Ta moodustab rakkude kette. Nähtav palja silmaga. Ta on kemolitotroof, kes oksüdeerib väävlit nitraadiseoseliselt. Et rakus nitraati varuks hoida, on tal rakus suur nitraadivakuool, mis võtab enda alla 98% rakust.
Väikseimad bakterid on mükoplasmad (enamik mükoplasmasid on parasiitsed), kestata bakterid, kelle väiksemate esindajate rakkude diameeter on 0.1-0.15 µm. Arvatakse et mükoplasma rakk on iseseisvalt eksisteerida suutva elusraku suuruse alampiir .
Aga viimasel ajal on ilmunud artikleid ka nanobakteritest, kelle suurus on 0.05-0.2 µm.
Geoloogid avastasid nad skaneerivat EM kasutades kivimitest (lubjakivi, dolomiit , savi) ja mineraalidest (ka sulfiidsed mineraalid nagu püriit). Nanobaktereid on leitud ka vereseerumist ja neerukividest. Võivad põhjustada neerukivide teket. Nanobakteritest on eraldatud ka DNA. Neid saab kasvatada seerumsöötmetel, nagu koekultuurirakke ja nad jagunevad aeglaselt. Agarsöötmel nad ei kasva, jagunevad aeglaselt (umbes iga 3 päeva järel).
Thioploca
(tõlkes “väävlipats”) niitide pikkus võib ulatuda 7 cm-ni. Niidid paiknevad umbes sajakaupa ühises tupes. Niit koosneb tuhatkonnast ühesugusest rakust. Esmalt kirjeldati need bakterid 1907. aastal.
Klamüüdiad
On peetud viiruste ja bakterite vahevormideks. Tegelikult ikkagi tüüpilised bakterid.
Genoom on väike. Chlamydia trachomatis’el on näiteks 894 valku kodeerivat geeni, Chlamydophila pneumoniae’l veidi üle 1000. Täielikud genoomijärjestused paljudel olemas. Kasvavad ainult elusrakus. On rakusisesed parasiidid .
Neil on elutsükkel, milles vaheldub 2 vormi: nakatamisvõimeline ja väliskeskkonnas vastupidav vorm (elementaarkehad) ning rakusisene paljunemisvõimeline vorm (retikulaatkehad).
Suurte bakterite eripinna probleemid ja nende lahendamine.
Sisaldised rakus (suured nitraadivakuoolid, väävliterad) vähendavad tsütoplasma aktiivruumala ja suurendavad eripinda. Seda teed on läinud mõned väga suured bakterid nagu Thiomargarita ja Thioploca.
Bakterite kirjeldamisel ja määramisel kasutatavad ehituslikud (morfoloogilised) ja mitteehituslikud tunnused.
Ehituslikud:

raku kuju,

Agregatsioon (kogumite moodustamine),

kapsli olemasolu, oluline patogeenidel, kaitseb neid fagotsütoosi eest

jätkete olemasolu,

raku suurus,

koloonia morfoloogia ,

värvumine Grami järgi,

piilide ja viburite olemasolu,

endospooride esinemine ja paiknemine
Füsioloogilised ja metaboolsed:

süsiniku- ja lämmastikuallikate kasutamine,

kasutatavad energiaallikad (valgus, keemilised ained),

käärimisproduktide loomus ( happed , alkoholid , gaasid),

peamine toitumistüüp (heterotroof, fototroof jne)

Temperatuurinõudlus (külmalemb, kuumalemb)

liikuvus,

osmotolerantsus,

suhtumine hapnikku ( aeroob , anaeroob, fakultatiivne anaeroob)
pH- taluvus ja-nõudlus (atsidofiilid, alkalifiilid),
10) soolataluvus (halofiilid, halotolerantsed jne)
11) Sekundaarmetaboliitide (antibiootikumid jne) moodustamine,
12) tundlikkus antibiootikumidele ,
13) varuainete loomus.
Biokeemilised tunnused:

Rakukesta keemilised komponendid,

Pigmentatsioon ,

Membraansete lipiidide tüüp ( ester - või eeterlipiidid),

Teatud ensüümide süntees;

Tsütokroomide spekter ,

Klorofüllide spekter.
Ökoloogilised tunnused:

Tüüpilised elupaigad,

Kooselu teiste organismidega,

Patogeensus .
DNA ja valkude järjestustes sisalduva info kasutamine prokarüootide suguluse ja fülogeneesi uurimises.
Ühte liiki kuuluvatel tüvedel on DNA homoloogsus 70% või enam. Valgujärjestuse võrdlemise alusel saab koostada fülogeneeripuid mis näitavad, millised valgud võiksid olla ühise päritoluga.
Valkude ja geenide andmepangad veebis .
http://www.genomesonline.org/cgi-bin/GOLD/index.cg i
Mis on bakteri genoom?
Genoom koosneb geenidest . Geen on DNA järjestus, mis kodeerib kas valku v RNAd. Valke kodeerivate geenide DNA järjestuselt on võimalik tuletada valgu aminohappeline järjestus. Määratud DNA järjestusi ja valgujärjestusi säilitatakse andmebaasides, mis on enamasti avalikud ja veebi kaudu kättesaadavad.
Kuidas saab genoomseid andmeid kasutada bakterite kirjeldamisel ja iseloomustamisel?
16S rRNA järjestuse sarnasust /erinevust saab kasutada just kõrgema järgu taksonite eristamiseks, kuna näiteks liikide eristamiseks ei ole tal piisavalt „lahutusjõudu. 
Bakteri liigi määratlemine DNA homoloogia (sarnasuse) kaudu.
Tüvedel vähemalt 70% homoloogia.
Louis Pasteur , Robert Koch, Antonie van Leeuwenhoek , Sergei Vinogradski, Alexander Fleming jne. Kochi postulaadid. Louis Pasteur’i katse kurekaelaga kolviga.
Vt. Vihikust.
Bakterite kujuvormid. Oska nimetada ja joonistada bakterite põhilisi kujuvorme ja kokkide (kerabakterite) agregaate. Too näiteid selliste agregaatidega bakteritest.
Kerabakterid e. Kokid – Halococcus, Veillonella
Diplokokk – rakud poolduvad ühes tasapinnas Streptococcus Pneumoniae, Neisseria meningitidis, Moraxella cattarhalis
Tetraad – pooldumine toimub kahes teineteisega ristuvas tasapinnas Deinococcus, Aerococcus, Planococcus, Lampropedia, Thiopedia
Kuupkokid ehk sartsiinid Micrococcus, Sarcina , Pediococcus
Pulkbakterid e. batsillid Bacillus Anthracis (siberi katk), Clostridium tetani
Kruvibakterid e. spiraalsed bakterid (spirillid ja vibrioonid) Vibrio cholerae
Keeritsbakterid e. spiroheedid . Borrelia burgdorferi
Mida tead aktinomütseetidest, müksobaktertest, klamüüdiatest, mükoplasmadest?
Aktinomütseedid
Aktinomütseete peeti kaua aega seenteks, kuna neil on mütseel, nagu seentelgi.
Efektiivsed org. aine lagundajad ( tselluloos , hemitselluloos, pektiin , kitiin , valgud, pestitsiidid jne). Ilmselt lagundavad nad ka ligniini , kuigi mitte nii aktiivselt kui seened.
Sobivaks elukeskkonnaks muld .
Hüüfid tungivad kasvades mullaosakeste vahele, kus on lagundatavat orgaanikat, näiteks taimejäänuseid jne. Aktinomütseetide koniidid (spooritaolised säilumis- ja paljunemisvahendid) ja batsillide endospoorid taluvad hästi muutlikke tingimusi mullas (perioodilist kuivust, temperatuurimuutusi).
Nad on suurimad antibiootikumide produtsendid mikroobimaailmas.
Võimalik, et antibiootikumid on neile relvaks tihedas konkurentsis mullas oma kolleegidega – seentega ja teiste bakteritega. Näiteks seentel ja aktinomütseetidel on üsna sarnane toidulaud.
Aktinomüsteetide hulgas ona ka patogeenseid liike, näiteks Streptomyces scabies. Hõimkonda Actinobacteria kuuluvad ka tuberkuloositekitaja ( Mycobacterium tuberculosis) ja difteeriatekitaja (Corynebacterium diptheriae).
Puudub rakutuum , hüüfides puuduvad vaheseinad . Kogu aktinomütseedi mütseel on üksainus torukestena hargnenud rakk. Ka on aktinomütseedi hüüfid palju peenemad , kui seenehüüfid (alla 1 µm ja üle 5µm vastavalt).
Aktinomütseeridel on ka väga suured genoomid (mitmel Streptomyces perekonna liikmel 8-10 Mb). Paljudel neist (võibolla enamikul) on lineaarsed kromosoomid .
Müksobakterid
Müksobakterid on limabakterid, kellel on kirjeldatud elutsükkel.
Graamnegatiivsed, painduva kestaga, liiguvad libisevalt.
Suure genoomiga.
Elavad taimejäänustel, loomajäänustel, sõnnikul. Sõnnikul on neid palju, sest osa müksobaktereist toitub teistest bakteritest (bakteriolüütilised müksobakterid).
Teine grupp müksobaktereid on tsellulolüütilised.
Müksobakteri rakk on piklik, teritunud.
Müksobakterid on võimelised moodustama viljakehasid.
Viljakeha moodustub ebasoodsates tingimustes ( kuivus , toitainetevaegus). Vegetatiivsed rakud kogunevad kokku, eritavad lima ja moodustavad limase viljakeha, mille sees lähevad rakud puhkeseisundisse- muutuvad müksospoorideks e. mikrotsüstideks. Viljakeha on seega “puhkav koloonia”.
Müksospoor talub kuivust, kiirgust, kuid kuumust üle 60 kraadi mitte.
Viljakehad on eredalt värvunud (oranzhid, roosakad, kollased ) ja suuremad neist on makroskoopilised. Suurimad, Chondromyces’e viljakehad on kuni 0.5 mm kõrged ja meenutavad puud.
Kui keskkonnatingimused normaliseeruvad, siis müksospoor idaneb vegetatiivseks rakuks, mis võib pikemat aega paljuneda ilma viljakeha moodustamata.
Mükoplasma
Väikese genoomiga bakterid.
Erinevaid geene on mükoplasmadel ca 500, so 5x vähem, kui E. coli’l.
Suurus varieerub 0.1-10 µm.
Rakukest puudub.
Rakumembraanis võivad olla steroolid . Ise ei sünteesi, aga väliskeskkonnast saavad neid membraani lülitada.
Membraanis on ka seda tugevdavad lipoglükaanid – pikaahelalised heteropolüsahhariidid, mis on kobalentsekt seotud rakumembraani lipiididega.
Arvatakse, et mükoplasmade eellastel on rakukest olamas olnud, aga see on evolutsioonis degenereerunud.
Fülogeneetiliselt grupeeruvad kokku grampositiivsete bakteritega. Lähedased just klostriididega.
Rakud on pleomorfsed (samas kultuuris esinevad erikujulised rakud).
Enamus mükoplasmasid on parasiitsed ning nende kasvatamine väljaspool elusorganismi nõuab keerukaid söötmeid. Mükoplasmad parasiteerivad nimesel, loomadel, lülijalgsetel ja taimedel. Inimese ja loomade puhul elavad nad hingamisteede ja urogenitaaltrakti limaskestadel, ka silma, söögitoru epiteelil, rinnanäärme juhade epiteelil ja mönede loomade liigestes .
Mükoplasma koloonia meenutab härjasilma.
Mükoplasmadele ei mõju penitsilliin , kuna nendel ei ole rakukesta.
M. hominis ja M. genitalium on inimese suguelundite limaskestade patogeenid . Põhjustavad põletikke ja sigimatust. M. pneumoniae põhjustab kopsupõletikke just lastel. Ureaplasma urealyticum põhjustab uretriiti, neeru- ja põiekive.
Klamüüdiad
On peetud viiruste ja bakterite vahevormideks. Tegelikult ikkagi tüüpilised bakterid.
See, et nad eukarüootses rakus parasiteerivad, teeb nad viirustele sarnaseks.
Klamüüdaid ja mükoplasmad levivad mõlemad ka sugulisel teel, põhjustavad teatud suguhaigusi, mis põhjustab kroonilisi põletikke ja sigimatust.
Genoom on väike. Mitmete klamüüdiate genoomid in sekveneeritud.
Klamüüdiatel on elutsükkel, milles vaheldub 2 vormi: nakatamisvõimeline ja väliskeskkonnas vastupidav vorm (elementaarkehad) ning rakusisene paljunemisvõimeline vorm (retikulaatkehad).
Ei suuda ise ATPd sünteesida.
Chlamydia trachomatise erinevad tüved põhjustavad haigusi loomadel, lindudel ja inimesel. Silmahaigused (trahhoom), suguelundite põletikud, kopsupõletik.
Psitakoos e. ornitoos. Nakatuvad näiteks linnud : papagoid, tuvid, pardid . Elementaarkehakesed levivad väljaheidetega ja sulgede tolmuga ja põhjustavad haigusi ka inimesel.
Põhjustavad inimesel klamüdioose (suguelundite klamüdioosid, kopsuklamüdioos).
Oska nimetada struktuure, organelle, omadusi, mis eristavad eu- ja prokarüootset rakku.
Tabel – Eu ja prokarüootse raku võrdlus.
Prokarüootidele omased lihtsad organellid: aerosoomid, klorosoomid, karboksüsoomid.
Aerosoom
Sigarikujulised põiekesed, mille funktsioon on sarnane kala ujupõie omale.
Põiekestel on hüdrofoobne valguline membraan, mis ei lase läbi vett, kuid laseb läbi gaase . Gaaside koostis gaasivakuoolis on sama, mis väliskeskkonnas ja gaasirõhk vakuooli sees on ca 1 at.
Aerosoome on rakus mõni kuni mõnisada. Kui neid rakus palju koos, siis nimetatakse moodustunud struktuuri gaasivakuooliks.
Esinevad veebakteritel. Eriti tüüpilised tsüanobakteritele. Annavad rakule ujuvuse ja võimaldavad neil reguleerida erikaalu, püsida seega neile soodsas veekihis (kus sobiv hapnikusisaldus, valgustatus jne.) ning muuta ka asendit veesambas.
Seetõttu on neid vahel käsitletud ka liikumisorganellidena.
Sageli puuduvad viburid ja gaasipõiekesed annavad neile võimaluse vees üles-alla liikuda .
Kui rakke töödeda ultraheliga või tõsta rõhku, siis gaasipõiekesed lõhkevad ja rakud sadenevad.
Karboksüsoom
Esinevad autotroofsetel bakteritel, just oligaatsetel autotroofidel.
Need on hulknurksed valgulise membraaniga struktuurid .
Nad sisaldavad ribuloosdifosfaadi karboksülaasi (rubiscot) ja karboanhüdraasi.
Rubisko on autotroofsel CO2 sidumise võtmeensüümiks.
Karboksüsoomid esinevad näiteks nitrifitseerijatel bakteritel, tsüanobakteritel, tiobatsillidel. Karboksüsoomides luuakse kõrge CO2 sisaldus, mis on vajalik rubisco tööks.
Klorosoom
Esinevad rohelistel bakteritel.
On ühekihilise membraaniga piklikud lamedad põiekesed.
Paiknevad ridadena rakumembraani all.
Neid näeb ainult elektronmikroskoobis.
Neis paiknevad valgustkoondavad pigmendid rohelistel bakteritel.
Ülejäänud osa fotosünteesiaparaadist paikneb neil rakumembraanis.
Tänu klorosoomidele saavad rohelised bakterid fotosünteesida ka suhteliselt nõrgas valguses. Klorosoomis on põhiliseks fotosünteesipigmendiks bakteriklorofüll.
Rakumembraani koostis ja funktsioonid.
Membraan koosneb fosfolipiidide kaksikkihist, kus lipiidide hüdrofoobsed “sabad” (rasvhappejäägid) on suunatud membraani siseosa poole ja hüdrofiilsed “pead” membraani välispinna poole.
Lipiidkomponendiga on elektrostaatiliselt seotud valgud, mis ei kata membraani pideva kihina, vaid paiknevad mosaiikselt ja osa valke läbistab membraane.
Rasvhapete iseloomust (küllastatud, küllastumata) membraani lipiidides sõltub membraani voolavus ja funktsionaalsus erinevatel temperatuuridel .
Steroolide taolised hüpanoidid.
Funktsioonid:
1. Osmootse barjääri loomine ja ainete valikulise läbitavuse tagamine.
2. Biosünteetiline funktsioon. Membraanis toimub membraansete lipiidide, rakukesta ja kapsli komponentide süntees ja valgusüntees (membraaniga seotud ribosoomidel).
3. Energeetiline funktsioon. Membraanis paiknevad elektrontransportahela komponendid.
4. Membraanil on lookused kromosoomi ja plasmiidide kinnitamiseks.
Kinnitumine on vajalik nende replikatsiooniks ja jaotamiseks tütarrakkude vahel.
5. Membraanile kinnituvad basaalkeha abil viburid.
Rakukest, selle ehitustüübid ja funktsioonid
Erinevate rakkude kestas on kaks põhikomponenti: tugifibrillid ja maatriks. Bakteriraku kesta tugifibrillid on peptidoglükaanist.
Rakukesta funktsioonid:
1. Mehhaaniline kaitse (raku sees kõrge osmootne rõhk!).
2. Väliskuju säilitamine.
3. Viburi toestamine liikumisel.
4. Adhesiinid on seotud kestaga.
5. Kinnitumiskohad faagidele.
6. Rakukesta võib vaadelda ka kui algset mitootilist aparaati ning ainult turgori all olev rakk saab kasvada!
Peptidoglükaan, selle koostis ja paiknemine eri tüüpi rakukestades.
Peptidoglükaan on heteropolüsahhariid, mis koosneb ahelatest, milles vahelduvad N-atsetüülmuraamhape (M) ja N-atsetüülglükoosamiin (G).
Need 2 monomeeri on omavahel seotud -1,4-glükosiidsidemega. Peptidoglükaanvõrk on kas 1-3 kihiline (graamneg.) või 15-40 kihiline (graampos.).
Sidemed peptidoglükaanvõrgustikus.
G(+) bakteritel toimub ahelate ühinemine pikemate peptiidsildade kaudu, G(-) otse. 1-4 glükosiidsidemed.
Grami järgi värvimine.
Grami järgi värvides eristuvad erineva rakukesta ehitustüübiga bakterid, g(+) ja g(-). Grami järgi värvumine sõltub põhiliselt rakukesta polüsahhariidkihi (peptidoglükaan või pseudopeptidoglükaan) paksusest. G+ lilla, g- punane.
Rakukesta ehitus grampositiivsetel ja gramnegatiivsetel bakteritel.
G(+)
Rakukest on 20-80 nm paksune, ühtlase struktuuriga.
Koosneb 30-70% ulatuses peptidoglükaanist (kuni 40 kihti).
Peptidoglükaanahelad võivad olla omavahel seotud peptiidahelatega, näiteks pentaglütsiiniga S. aureusel.
G(+) bakterid on enamasti väga tundlikud beetalaktaamseteleantibiootikumidele.
Teihhuhapped. Need on glütserool- või ribitoolfosfaadi polümeerid, kus hüdroksüülrühmadele liituvad mitmesugused radikaalid.
Teihhuhapped ulatuvad välja raku pinnale ja on olulisteks antigeenseteks determinantideks. Neile võivad adsorbeeruda ka faagid .
Teihhuhapped on negatiivse laenguga ja annavad raku pinnale negatiivse laengu.
G(-)
Rakukest on mitmekihiline .
Peptidoglükaankiht on 1-3 kihiline ja moodustab vähem kui 10% rakukesta massist. Peptidoglükaanis on tetrapeptiidid seotud otse.
Rakukestas on lisakiht- välismembraan, milles on spetsiifiliseks komponendiks lipopolüsahhariidid. Lipopolüsahhariidide erinevused annavad bakteritele erinevad seroloogilised omadused.
LPS lipiidosa on toksiline inimesele ja loomadele põhjustades palavikku, lööbeid ja šokki. Seetõttu nimetatakse LPS ka endotoksiinideks.
LPS verre näiteks siis, kui bakterid lüüsuvad. Välismembraanis on ka poriinid - valgud, mis agregeerununa moodustavad hüdrofiilseid poore. Läbi nende pooride difundeeruvad väikesed hüdrofiilsed molekulid, mis läbi lipiidse kihi välismembraanis ei pääse. Välismembraan takistab mitmete hüdrofiilsete AB (penitsilliin) rakku tungimist ja seetõttu on g(-) bakterid penitsilliinile vähem tundlikud.
Välismembraani ja rakumembraani vahelist ruumi nim periplasmaks. Periplasma sisaldab mitmesuguseid valke, mis osalevad ainete transpordis (transporterid). Periplasmas on ka detoksifikatsiooniensüüme (penitsillinaas), DNA restriktaase, hüdrolaase
(glükosidaasid, proteaasid, lipaasid ), mis lagundavad neid molekule, mis hüdrolüüsimata kujul rakumembraani ei läbi. Välismembraan on vajalik ka selleks, et periplasmas paiknevad valgud sealt välja ei difundeeruks. Poorid välismembraanis neid läbi ei lase, sest poori diameeter on selleks liiga väike.
Mis eristab mükoplasmasid teistest prokarüootidest?
Neil puudub rakukest.
Kuidas toimib bakterirakule penitsilliin? Kuidas lüsotsüüm? Mis on nende märklauaks?
Penitsilliin pärsib peptiidoglükaani sünteesi.
Lüsotsüüm eemaldab rakukesta – rakk lõhkeb osmootse rõhu tagajärjel.
Märklauaks raku kest.
Bakteriraku kapsel , selle roll.
Bakterirakk on väljast sageli ümbritsetud kapsliga. Kapsleid on erineva paksusega:
1. mikrokapslid, paksus alla 0.2 m, valgusmikroskoobis ei näe.
2. makrokapslid, paksus üle 0.2 m.
Makrokapsleid saab valgusmikroskoobis näha negatiivse värvimisega (tušš, nigrosiin).
Kapsliga bakterid moodustavad tardsöötmel limaseid kolooniaid.
Funktsioonid:
1. Kaitseb rakku kuivamise eest – seob vett.
2. Takistab faagide adsorbeerumist.
3. Kaitseb fagotsütoosi eest.
4. Liidab rakke agregaatideks.
5. Takistab hapniku difusiooni rakku (streptokokid, õhulämmastiku sidujad)
6. Lima suunatud eritamine rakust välja libiseval liikumisel.
7. Aitab kleepuda pinnale ja seob mineraale .
Eri koostisega kapslid .
Homopolüsahhariidsed kapslid
Sahharoosist saab sünteesida kahte sorti homopolüsahhariide: glükaane (koosnevad glükoosist) ja levaane (koosnevad fruktoosist).
Leuconostoc mesenteroidese poolt sünteesitavat dekstraani kasutatakse kromatograafias
(Sephadex), toiduainetetööstuses paksendajana ( jogurt , jäätis jne) ning ka vereasendajana meditsiinis.
Sahharoosist sünteesivad levaani paljud taimedega koos elavad bakterid, näiteks Zymomonas mobilis ja Pseudomonas syringae. Levaan on veidi sarnane taimsele varupolüshhariidile inuliinile. Inimesele hea! Stimuleerib soolestikku jne.
Acetobacter xylinum’il on tselluloosist kapsel. Sarcina ventriculi’l seob rakke tetraadideks samuti rakuväline tselluloos. Bakteriaalne tselluloos on hea nanostruktuuriga (peenikesed fibrillid , tugev võrgustik), mis teeb ta ideaalseks materjaliks haavade katmiseks.
Heteropolüsahhariidsed kapslid
Selliste kapslitega baktereid on väga palju.
Heteropolüsahhariidsete kapslite sünteesil osalevad UDP-derivaatidest komponendid ja lipiidne kandja membraanis.
Süntees ei sõltu C-allikast söötmes.
Näiteks streptokokkide kapsel koosneb hüaluroonhappest.
Hüaluroonhape on heteropolüsahhariid, milles on tuhandeid suhkrujääke. Ahelas vahelduvad glükuroonhape ja NAG, vahel -1,3 glükosiidside. Nende kaheste blokkide vahel -1,4 glükosiidside. Hüaluroonhape on inimesele omane aine (sidekude, liigesed jne).
Seega on bakter vähe immunogeenne – teda ei tunne inimene ära kui võõrast (hunt lambanahas). NB! Arvatakse, et bakter on saanud need geenid eukarüootselt peremehelt !
Heteropolüsahhariid on ka ksantaan, mida sünteesib taimepatogeen Xanthomonas campestris. Nimetatakse ka ksantaankummiks. Ksantaankumm ( E415 ) koosneb glükoosist, mannoosist ja glükuroonhappest ( 1-4 sidemega seotud). Tekitab väga väikeses koguses viskoosse lahuse. Lahustub veviskoossus püsib hästi ka lahuse temperatuuri tõustes. Toodetakse sadu tuhandeid tonne aastas. Kasutatakse paksendajana majoneesis, salatikastmetes, kala-ja lihatarretistes, pudingites, kreemides jne.
Valgulised kapslid
Batsillide kapslid on valgulised.
B. subtilise kapsel koosneb näiteks glutamiinhappest.
Ka siberi katku tekitajal on paks valguline kapsel, mille sünteesi kodeerib virulentsusplasmiid.
Polüglutamaati sünteesivad ka mõned halofiilsed arhed – näiteks Natronococcus.
Sahharoos kui juuretis kapslite sünteesil. Kuidas on seotud bakterid, sahharoos ja hambaaugud?
Hambakatu bakterid Streptococcus salivarius, Actimomyces viscosus ja Streptococcus mutans toodavad sahharoosist levaani.
Levaani sünteesitakse rakukestaga seotud ensüümi levaansukraasi abil. Kapsel kleebib bakterid hammaste pinnale ja suhkrute kääritamisel kapslitesse ja kattu kogunev piimhape söövitab hambaemaili augud.
Bakterite varuained. Too näiteid varuainete kohta (polüsahhariidid, rasvad , polüfosfaadid, tsüanofütsiin, PHA-d) ja nimeta nende varuainete funktsioonid.
Polüsahhariidid
Polüsahhariide kogutakse rakkudesse siis, kui rakkudel on rohkesti C-allikat ja vähe N-allikat. Kui rakkudele anda N-allikat juurde, siis hakkavad nad varupolüsahhariide kasutama.
Bakterite varupolüsahhariidid on beeta-D-glükoosi polümeerid. Paljud bakterid, näiteks Acetobacter ja Neisseria koguvad tagavaraks tärklist.
Glükogeeni esineb batsillidel, E. colil, Salmonellal, Micrococcus luteus’ el. Glükogeeni akumuleerimist rakku saab stimuleerida rakkude inkubeerimisel glükoosi sisaldavas fosfaatpuhvris (N-allikas puudub!). Klostriididel on tärklisesarnane varuaine granuloos, mis joodiga värvub sinakasmustaks.
Rasvad
Rasvatilkasid (lipid bodies) koguvad vähesed bakterid: Actinomyces, Arthrobacter, Mycobacterium, Nocardia, Rhodococcus (kõige enam uuritud Rhodococcus opacus’el, kellel seda rakkudes kuni 80% kuivainest), Acinetobacter. Enamus rasva koguvatest bakteritest on aktinobakterid.
Polühüdroksüalkanoaadid e. PHA (sealhulgas polü--OH-butüraat)
Need ained paiknevad graanulitena tsütoplasmas (viimasel ajal arvatakse, et võivad ka periplasmas olla), kus neid saab tuvastada lipofiilsete värvidega (näiteks sudaanmust), kuna graanulit katab lipiide sisaldav membraan.
Polühüdroksüalkanoaadid (PHA) koosnevad hüdroksüülkarboksüülhapetest, mis on omavahelseotud estersidemega. Seega on tegu polüestriga. PHA hulk bakteri kuivainest võib olla kuni 80%.
Tsüanofütsiin
On tsüanobakterite varuaine.
On arginiini ja asparagiinhappe kopolümeer.
Tema hulk võib ulatuda kuni 10%-ni kuivainest.
Teda kasutatakse peamiselt kui N-varuainet ja kui keskkonnas N-allika hulk kahaneb, siis hakatakse seda rakus kasutama.
Molekuli põhiahel koosneb asparagiinhappest ja asparagiinhappe -karboksüülrühmadele on seostunud Arg.
Tsüanobakteritel on veel fükobiliinpigmendid, mida ka N-vaeguses N-allikana kasutatakse. Seetõttu on näiteks N-vaeguses kasvavad tsüanobakterite kultuurid mitte sinakad, vaid rohelised.
Volutiin e. metakromatiinaine e. polüfosfaadid
Avastati Spirillum volutans’i rakus.
Volutiini koguvad bakterid, pärmid, vetikad jne.
Polüfosfaadid on ortofosfaadi lineaarsed polümeerid.
Jääkide vahel makroergiline fosfoanhüdriidside.
Polüfosfaadi moodustumine toimub ATP-st pärineva fosforhappe jääkide järkjärgulisel liitmisel pürofosfaadile.
Pärmides ja ka bakterites on näidatud, et lisaks P varuna võib volutiin osaleda ka fosforhappe jäägi doonorina substraatide (näiteks suhkrute) aktiveerimisel kinaasireaktsioonides. Polüfosfaadi arvel saab sünteesida ka ATPd.
Selle kogujaid võimalik kasutada ka vee puhastamisel fosforist. Acinetobacter!
Väävel
Väävilterakesed kogunevad rakku (võimalik, et hoopis periplasmasse!) mitmetel bakteritel:
1. Fotosünteesivatel väävlibakteritel. Neil on väävliterad redutseerija varuks fotosünteesil. Thiospirillum, Chromatium.
2. Värvusetutel kemolitotroofsetel väävlibakteritel, kes saavad energiat redutseeritud väävliühendite oksüdatsioonist ja kellel väävel ladestub rakku oksüdatsiooni vaheproduktina. On neil kui endogeenne energiaallikas . Beggiatoa, Thiothrix, Achromatium, Thiomargarita.
3. Mõnedel kemoorganotroofidel võib väävel ladestuda keskkonnas, kus on palju H2S ja on ilmselt vesinikperoksiidi kahjutustamise produkt (Sphaerotilus). Väävliterade kogunemine rakku sõltub H2S sisaldusest keskkonnas. Kui H2S sisaldus langeb, siis hakatakse rakusisest väävlit edasi oksüdeerima
Miks säilitatakse varuaineid polümeriseerituna?
Varuained on rakus osmootselt inaktiivses vormis (polümeriseerunult), nad ei lahustu vees ega tõsta seega rakusisest osmootset rõhku. Varuainete terakestel on ümber ka membraan. Kui tekivad soodsad tingimused, siis hakatakse neid varuaineid jälle kasutama.
Polühüdroksüalkanoaadid (PHA) ja bioplast .
Polühüdroksüalkanoaatidel on plastilised omadused ja nendest saab toota looduses lagunevat plastikut. Polümeeri monomeeride külgahelate pikkusest sõltuvad tema sulamistäpp, kristalsus, elastsus , tugevus jne. Külgahelate pikkust saab muuta mikroobi kasvutingimuste modifitseerimisega või ta tüve insenergeneetikaga.
Bakterite liikumisviisid.
1. Viburitega liikumine vedelas keskkonnas
2. Viburitega liikumine tahkel pinnal ( voogamine e. swarming; Proteus jt.)
3. Liikumine periplasmaatiliste viburitega vedelas keskkonnas (spiroheedid)
4. Libisev liikumine tahkel pinnal (vibureid ei vajata)
5. Piiltõmbumine ehk twitching (liikumine tahkel pinnal tüüp IV piilide abil; Neisseria gonorrhoeae, Pseudomonas aeruginosa jmt).
6. Liikumine veesambas üles-alla gaasivakuoolide abil
NB! Kõik bakterid ei liigu!
Voogamine ja piiltõmbumine kui erilised liikumisviisid.
Twitching on üks vorm libisevast liikumisest - toimub tahkel pinnal ja vibureid ei vajata.
See on liikumine tüüp IV piilide abil, mida on kirjeldatud mõnedel patogeenidel, nagu Neisseria gonorrhoeae ja Pseudomonas aeruginosa, aga ka müksobakteril Myxococcus xanthus. Twitching osaleb biokilede tekkes ja müksobakteritel kollektiivses viljakehade moodustumises.
Tüüp IV piilid paiknevad raku poolusel , on võimelised oma tipuga spetsiifiliselt kinnituma pinnale (näiteks limaskestale, selleks on tipus adhesioonivalk) ja piili kokkutõmbudes saab bakter edasi liikuda.
Swarming e. voogamine on bakterite kollektiivne liikumine tahkel pinnal viburite abil. Seda iseloomustab:

Rakkude pikenemine (filamentsed paljude nukleoididega rakud),

Rohkete külgmiste viburite moodustumine,

Kõrvutipaiknevate rakkude vaheline kontakt (ühised viburikimbud)
Voogamine avastati perekonnas Proteus aastal 1885. Tuntuimad voogajad on Proteus mirabilis , Proteus vulgaris ja Vibrio parahaemolyticus. Aga nii võivad liikuda ka teised bakterid, näiteks klostriidid ja batsillid.
Kui kõige efektiivsemad voogajad suutsid edasi liikuda suhteliselt kõval agarsöötmel (1-2% agarit), siis hiljem leiti, et pehmemal agaril (0.5-0.8%) saavad voogata ka paljud “ tavalised ” bakterid, näiteks Escherichia coli ja Salmonella typhimurium.
Seega tundub, et bakterimaailmas on selline liikumine üsna levinud.
Voogamist kasutades koloniseerivad bakterid mimesuguseid pindu (patogeenid epiteeli jne). Virulentsusfaktor!
Bakterivibur ja selle töö?
Kuna viburi läbimõõt on ainult ca 20-30 nm (pikkus küll ca 10 mkm), siis ei ole nad valgusmikroskoobis läbivas valguses nähtavad.
Vibureid saab valgusmikroskoobis näha rakkude peitsimisel enne värvimist. Peits muudab viburi jämedamaks.Hästi on viburid näha ka elektronmikrofotodel. Vibureid saab rakkudelt eraldada loksutamise või homogeniseerimisega.
Viburite paigutus on bakteritel oluline diagnostiline tunnus.
Viburid võivad paikneda kas ühel või mõlemal poolusel või ka üle kogu raku.
Viburi basaalkeha ehitus grampositiivsetel ja-negatiivsetel bakteritel.
G(+) bakteritel on basaalkehas vaid kaks ketast (sisemised), kuna nende paks kest toestab telgvarrast piisavalt tugevasti.
G(-) bakteritel kinnitub piil välismembraanile. Ta pikeneb monomeeride assambleerimisel helikaalseks struktuuriks ja lüheneb monomeeride eemaldamisel piilist ning nende lagundamisel.
Viburid spiroheetidel.
Spiroheetidel on viburid periplasmas. Spiroheedi periplasmaatilised viburid kinnituvad membraanile samuti basaalkeha abil, basaalkeha ketaste pöörlemine paneb nad pöörlema ja rakk liigub kruvina edasi.
Taksised.
1) Monopolaarne monotrihh, Caulobacter, Vibrio
 
2) Monopolaarne polütrihh e. lofotrihh, Pseudomonas, Thiospirillum, Helicobacter
  
3) Bipolaarne monotrihh, Wolinella succinogenes 

Peritrihh, Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Bacillus subtilis, Erwinia carotovora, Proteus mirabilis.

Bipolaarne polütrihh, Halobacterium halobium, Spirillum
Kuidas saab viburiga liikuv bakter suunda muuta?
Kui vibur pöörleb vastupäeva, siis liigub rakk sirgjooneliselt edasi. Kui vibur panna vastassuunas (päripäeva) tööle, siis rakk pidurdub ja liigub vastassuunas. Pidurduse ajal toimuv “kukerpallitamine” võimaldab uut liikumisnurka muuta.
Libisev liikumine ja limadüüsid.
Libisev liikumine on bakterite liikumine tahkel pinnal ilma viburite abita . Libisevalt liiguvad müksobakterid, paljud niitjad bakterid ja tsüanobakterid, mükoplasmad. Libisemine võib toimuda mitme erineva mehhanismiga. On pakutud välja:
1) kokkutõmbumisvõimelisi valgulisi fibrille,
2) lima suunatud eritamist rakust ja sellelt tõukumist,
3) pöörlevaid membraanseid mootoreid.
Osad bakterid liiguvad lima eristamise kaudu düüsidest. Lima välja paiskamise õud paneb bakteri edasi liikuma. Düüsid on tünnitaoliste modustiste avad, mille kaudu bakter lima välja surub .
Kuidas toimub bakterite kinnitumine pindadele ja miks see bakterile kasulik on?
Kinnituvad piilide abil. Kasulik, kuna tahkel pinnal rohkem toitaineid.
Biokile , selle teke, tähtsus bakteritele ja ohtlikkus inimesele.
Bakterid armastavad kleepuda tahketele pindadele. See kehtib nii looduses elavate mittepatogeensete bakterite kohta kui ka kõrgemaid organisme (inimene, loomad, taimed) koloniseerivate haigusetekitajate kohta. Kinnitumine aitab „vägesid koondada” ja kaitseb näiteks sobivast kohast väljauhtumise eest (soole- ja uroepiteelile kinnitunud bakterid). Moodustub biokile ( biofilm ). Patogeensete bakterite puhul kaitseb biokile peremeesorganismi kaitsemehhansimide eest ja ka antibiootikumide eest.
Kinnitumiseks vajalikke komponente nimetatakse adhesiinideks. Kinnituda saab piilidega, kapsli- ja kestamaterjali abil ja kinnitumisjätketega. Tahketele pinnale kinnitunult (biokiles) toimub bakterite kasv kiiremini, kuna pindadele ( mullaosakesed , detriit jne) adsorbeeruvad toitained ja nende kontsentratsioon on seal suurem, kui ümbritsevas lahuses.
Põhjustavad kroonilisi haigusi ja on resistentsed ravile . Moodustudes implantaatide pinnale tekitavad põletikke ja on vastupidavad antibiootikumidele.
Mis on piilid ja millest koosnevad?
Piilid on valgulised jätked bakterite pinnal, mille põhifunktsiooniks on rakkude kleepimine pinnale e.adhesioon. Erandiks on tüüp IV piilid, mille abil saab rakk ka liikuda. Piilide diameeter on 3-25 nm ja pikkus on 0.3-12 m (keskmiselt 1 m). Seega on nad enamasti viburitest lühemad.
Piilide tipus on adhesiinid, mis tunnevad ära retseptori seostuspinnal. Patogeensete bakterite piile kasutatakse ka vaktsiinide tegemiseks. Rakult eraldatakse piilid ja neid kasutatakse vaktsiini tegemisel materjalina.
Piilide roll pindadele kinnitumisel.
Piilide tipus on adhesiinid. Nende kaudu toimub kinnitumine pinna (näiteks eukarüoodi limaskesta rakkude) retseptoritele. Kinnitumises määravad spetsiifilisuse suhkrud glükosüülitud valkude ja lipiidide koosseisus .
Mis roll on endospooridel?
Puhkevorm, mis moodustatakse ebasobivate tingimuste üleelamiseks.
Endospoori omadused, termoresistentsus. Kui kaua säiluvad endospoorid idanemisvõimelised ja millest säilumine sõltub?
1. Endospoor on väga termoresistentne. Termoresistentsus tuleneb spoori väga väikesest veesisaldusest ja temas sisalduvast dipikoliinhappest. Spooride hävitamiseks tuleb söötmeid kuumutada autoklaavis 121oC juures. Kui autoklaavi ei ole, aitab tündaliseerimine
2. Spoor talub hästi kiirgust, kuivust ja toksikante.
3. Spoori metaboolne aktiivsus on madal.
4. Makromolekulide sünteesi spooris ei toimu.
5. Spoor sisaldab ühe koopia kromosoomi, ribosoome, tRNAsid ja osasid ensüüme (glükolüüsi ensüümid ja katalaas näiteks), varuvalke. Spooris on ka rohkesti fosfoglütseraati (PGA), mis on energeetiliseks varuaineks.
6. Spooris on rohkesti dipikoliinhapet. See esineb spooris Ca soolana ja sünteesitakse diaminopimeelhappest. Mutandid, kes ei sünteesi dipikoliinhapet, on kuumatundlikud.
7. Paks spoorikest koosneb peamiselt valgust (on proliini – ja tsüsteiinirikas). Kestas on ka sahhariide . Kui teha mutandid, mille endospooridel ei moodustu kesta, siis on nad väga tundlikud lüsosüümile ja ka peroksiididele.
8. Korteks sisaldab hõredalt kokku õmmeldud peptidoglükaani, teihhuhappeid seal pole.
Spooride säilumist võib ilmselt mõjutada kosmiline kiirgus, mis põhjustab DNA kaheahelalisi katkeid. Kui kiirgus on mõjunud spooridele pikka ega, siis on spoori DNA nii kahjustunud (lagunenud), et spoor enam ei idane. Kui aga spoorid paiknevad kiirguse eest kaitstult (setetes jne), siis võivad nad vist väga kaua säiluda.
Kas endospoore võiks pidada paljunemisvahendiks?
Jah, kui rakus moodustub mitu endospoori.
Endospoori teke ja idanemine .
1. DNA replikatsioon . Moodustub 2 kromosoomi, mis paiknevad raku keskosas pulkja moodustisena (aksiaalfilament).
2. Üks kromosoom koos osa tsütoplasmaga liigub raku ühele poolusele ja eraldub sissesopistuva rakumembraanist moodustuva vaheseinaga. Moodustub 2 ebavõrdse suurusega rakku, väiksemast osast moodustub spoor.
3. Moodustuv spoor kattub emaraku TPMga. Moodustub prospoor e. eelspoor. Prospoor on ümbritsetud 2 membraaniga, mõlemad osalevad spoori kattematerjalide sünteesis.
4. Prospoori kahe membraani vahele hakatakse sünteesima modifitseeritud peptidoglükaanist kihti- korteksit.
5. Spoori peale moodustuvad valgulised spoorikest ja eksospoorium. Need sünteesib emaraku membraan! Spoori küpsemise käigus ladestub spooriplasmasse Ca-dipikolinaat, sünteesitakse SASP valgud ja spoor omandab termoresistentsuse. Spoorid vabanevad vegetatiivse raku autolüüsil. Spoorikest hoiab ära spoori idanemise ebasoodsates tingimustes. Mutandid, millel spoorikestad on defektsed, idanevad ebasoodsates tingimustes ja hukkuvad
Idanemine algab vee sisseimemisega. Spoori lagunenud kestast väljub
kasvutoruke, millest moodustub vegetatiivne rakk.
Tea vähemalt kahte sporogeenset bakteriperekonda.
Bacillus, Clostridium
Botulism , teetanus ja siberi katk kui sporogeensete bakterite poolt põhjustatud ohtlikud haigused.
Clostridium botulinum põhjustab toidumürgitust botulismi. Võib saada konservidest. Imendub peensoolest, kandub verega laiali, halvatus .
Clostridium tetani teetanust e kangestuskramptõbe. Inkubatsioonaeg mõni päev kuni mitu nädalat. Toksiin levib organismis närvirakkude jätkeid mööda. Esmalt hakkavad krampi kiskuma haava lähedal olevad lihased, siis tekib lõuakangestus (ei saa suud avada ja neelata) ja püsiv seljakangestus. Surm saabub hingamislihaste krambist.
Bacillus anthracis siberi katku. Naha-, soole- ja kopsuvorm. Haigestuvad nii kariloomad kui inimesed.
Bacillus anthracis bakterioloogilise relvana.
II maailmasõja ajal testiti Šoti saarel lammaste peal – lambad viidi saarele ja suleti kasti ja saart pommitato BA endospooridega. Lambad hakkasid 3 päeva hilhem surema. Saar oli aastakümneid garantiinis, kuni see formaldehüüdi lahusega puhastati .
Botulismitoksiin, selle toime, ohtlikkus ja kasutamine kosmeetikas .
Botulismitoksiin on kõige tugevam bioloogiline mürk. Letaalne doos inimesele – 1-2 mikrogrammi. Toksiiniga saastunud toitu süües imendub toksiin peensoolest, kandub verega laiali ja toimib närv-lihas sünapsis. Halvatus. Botox kosmeetikas kortsude silumiseks.
Kuidas on võimalik hävitada endospoore?
Spooride hävitamiseks tuleb söötmeid kuumutada autoklaavis temperatuuril 121oC. Niiske kuumus on efektiivsem kui kuiv kuumus.
Kui autoklaavi ei ole, aitab tündaliseerimine. Tündaliseerimine on vaheaegadega korduvkuumutamine. Esimese kuumutamisega 100 kraadi juures ( keetmine ) hävitatakse vegetatiivsed rakud ja ergutatakse endospoorid idanema. Seejärel hoitakse materjali soojas , et idanemine oleks täielik ning siis keedetakse uuesti. Keetmine hävitab spooride idanemisel moodustunud vegetatiivsed rakud.
Endospooritaolised säilitus – ja paljunemisrakud: tsüstid, aktinomütseetide ja hallitusseente koniidid, tsüanobakterite akineedid , müksobakterite müksospoorid.
Tsüstid
Esinevad müksobakteritel, spiroheetidel, Azotobacter’il, riketsiatel. Tsüstiks muutub kogu rakk. Tsüstil on paksud kestad ja ta talub vegetatiivsest rakust paremini kuivust, kiirgust, toksikante jmt faktoreid. Ei ole termoresistentne. Müksobakteritel nimetatakse tsüste ka müksospoorideks. Müksobakteritel toimub rakkude tsüsteerumine limase viljakeha sees.
Aktinomütseetide “spoorid” e. koniidid
Aktinomütseetidel moodustuvad hüüfide nöördumisel suguta paljunemise spoorid (koniidid). Neil ei ole spoorikatteid ega korteksit, kuid nad taluvad kuivust, kuiva kuuma ja mürke paremini, kui hüüfid. Mõnedel aktinomütseetidel on liikuvad viburitega varustatud zoospoorid, mis paiknevad sporangiumis. Spoorid paiknevad spoorikandjatel hüüfidel, mis moodustavad õhumütseeli.
Akineedid
on spooritaolised rakud niitjatel tsüanobakteritel, mis moodustuvad niidis näljatingimustes. Akineedil on paks kest ja suur varupolüsahhariidide (glükogeen) sisaldus. Akineedid taluvad kuivust, külma jmt., kuid mitte kuuma. Akineedi idanedes moodustub uus tsüanobakteri niit.
Temperatuuri toime mikroobidele.
Temperatuuri tõustes teatud piirides ensümaatilised reaktsioonid kiirenevad, ja temperatuuri alanedes aeglustuvad ja samamoodi muutub ka mikroobi kasvukiirus, kuid alates teatud maksimaaltemperatuurist toimub reaktsiooni kiiruse järsk vähenemine ja ensüüm inaktiveerub (denatureerub)
Mida näitavad Tmin , Topt ja Tmax?
1. T min - temperatuur, millest madalamal mikroob ei kasva, ükskõik kui kaua me teda ei inkubeeriks.
2. T opt - temperatuur, mille juures mikroobi kasvukiirus on suurim.
3. T max - temperatuur, millest kõrgemal mikroob ei kasva.
Psührofiilid ja termofiilid, nende membraanide ja valkude iseärasused.
Psührofiilid -10-20/5
Armastavad jahedust.
Valgud peavad suutma jahedas töötada, ei tohi olla liiga jäigad.
Psührofiilide valkudes on rohkem alfa-heelikseid ja vähem beeta-lehti.
Ka on neil vähem stabiliseerivaid sidemeid valgu eri osade vahel, Psührofiilide valgud on paindlikud.
Rakust välja eritatavad valgud on stabiilsemad siis, kui neid stabiliseerivad rakkude poolt eritatud polüsahhariidid (valkude immobiliseerumine polüsahhariidsele maatriksile). Näiteks psührofiilse bakteri Colwellia kohta on näidatud, et tema eritatud proteaasi kaitsevad kõrgemate temperatuuride eest sama bakteri sünteesitud eksopolüsahhariidid.
Ka on psührofiilide membraanid vedelamad – sisaldavad rohkesti küllastumata rasvhappeid . Muidu nad tahkuksid ja ei oleks töövõimelised. Küllastumata ja lühikese ahelaga rasvhapped .
Termofiilid 40-70/45
Valgud sisaldavad rohkesti hüdrofoobseid aminohappeid, valgu eri osad on omavahel tugevasti seotud.
Valgud kompaktsed, väljaulatuvaid linge on vähe.
See teeb naf termostabiilseks.
Tihti termofiilide valgud oligomeriseeruvad – moodustuvad dimeerid ja tertrameerid.
Rakkudes on rohkesti chaperonvalke, mis aitavad taastada kahjustatud valkude struktuuri. Nn kuumashokivalgud ( heat shock proteins).
Rakud on väikesed, spooritaolised.
Vaba vee sisaldus rakkudes väike.
Rakukomponendid uuenevad kiiresti. Toitaineterikkal söötmel on rakud
termotolerantsemad kui vaesel söötmel (lihtsam uuendada rakukomponente).
Kromosoomi koopiaarv on suurem kui 1. See võimaldab kahjustunud DNA parandamist homoloogilise rekombinatsiooniga. Väga efektiivsed DNA parandamise mehhanismid.
Rakus rohkesti polüamiine. Spermiin, spermidiin, putrestsiin, mis stabiliseerivad DNAd. Osadel arhedel on leitud ka histoonid. Paljudel bakteritel on histoonitaolised valgud.
Thermus Aquaticus
Kus võiksid looduses elada hüpertermofiilsed mikroobid , kus psührofiilsed mikroobid ?
Kuumaveeallikad / merevesi.
Tündaliseerimine.
Vaheaegadega kuumutamine .
Pastöriseerimine.
Kuumtöötlemine.
Mikroobide säilitamine eluvõimelisena ülimadalatel temperatuuridel. Glütserool kui krüoprotektor.
Rakkude külmutamist mitmesugustes kaitsesöötmetes ( puljong , seerum, glütserool) kasutatakse mikroobide pikaajalisel säilitamisel.
Tavaliselt kasutatakse krüoprotektandina (antifriisina) 15-20% steriilset glütserooli. Glütserool tungib rakku ja takistab jääkristallide teket rakus, alandades tsütoplasma külmumistemperatuuri. Krüoprotektandis suspendeeritud kultuure hoitakse kas -75 oC (-80oC) juures, vedelas lämmastikus või selle aurudes.
pH toime mikroobidele.
Otseselt mõjutab pH rakkude pinnalaengut ja selle kaudu rakkude adhesiooni.
Kaudselt näiteks mõjutab pH rakku ainete lahustuvuse kaudu.
Atsidofiilid ja alkalifiilid. Millised bakterid hapestavad oma elutegevuse käigus keskkonna?
Kääritaja-bakterid. Acetobacter aceti – toodab äädikhapet.
Millised muudavad selle aluseliseks? Too paar näidet.
Alkafiilid. Proteus mirabilise - uurea.
Miks on karbamiidiga nätsul kaariesevastane toime?
Suuõõnes on rohkesti ureaaspositiivseid (uureat lagundavaid) baktereid, kes aitavad uureat lagundades neutraliseerida kääritajate poolt toodetavaid happeid ja takistada hambakaariese arengut.
Nõrgad orgaanilised happed ( bensoehape , sorbiinhape , äädikhape) hallitusseente vastaste konservantidena.
Bensoehappe anioon koguneb rakku. Kõrge bensoaadi kogus rakus on toksiline – pärmid ja hallitusseened ei suuda seda kahjutustada. Häirub rakkude energeetiline ainevahetus
Osmootse rõhu mõju mikroobidele.
Liiga suure osmootse rõhu vahe korral lõhkevad.
Miks peab osmootne rõhk raku sees olema suurem kui väljaspool rakku?
Vesi saab tungida kõrgema osmootse rõhuga rakku, kui keskkonnas on.
Mis on osmoprotektorid ja milleks neid elusrakkudele vaja on?
Kui keskkonnas osmootne rõhk tõuseb, siis on mikroobil võimalik tõsta ka rakusisest osmootset rõhku. Rakus hakatakse sünteesima osmoprotektoreid. Need on vees hästi lahustuvad väikese molekuliga org. ained. Osmoprotektorid stabiliseerivad ka valke. E. Coli sünteesib osmoprotektoritena gamma-aminovõihapet, glutamiinhapet, proliini, mõned bakterid ka glütsiin-betaiini.
KCl kui tüüpiline osmoprotektor halofiilidel.
Stabiliseerib ribosoome.
Kuidas mõjub mikroobidele kuivus?
Tekitab kaheahelalisi katkeid DNA-s.
Kuidas rakud saavad end kaitsta kuivamise eest?
Rakusisese osmootse rõhu tõstmine osmoprotektorite abil.
Miks soola või suhkru rohke lisamine toiduainetele aitab neid hoida riknemise eest?
Suhkru/soola lisamine kõrgendab osmolaarsust ja paljud bakterid ei saa elada väga kõrge osmolaasusega keskkonnas.
Kiirguste mõju mikroobidele. Kuidas mõjub elusrakkudele UV kiirgus?
UV kiirgus võib olla nii letaalse kui ka mutageense toimega.
Otsesed UV kiired tapavad mikroobe juba 10-30 min jooksul.
Seda kasutatakse ruumide õhu, pindade jms steriilimisel.
Steriilimisel UV kiirtega hävivad kiiresti bakterite veget. rakud, spoorid aga, ka hallitusseente spoorid, on tunduvalt kiirgusresistentsemad.
Kõige tugevama toimega on UV kiirgus lainepikkusega 260 nm.
UV kiirguse toimel moodustuvad DNA ahelas kõrvutiasetsevate tümiinaluste vahel kovalentsed sidemed- tekivad tümidiindimeerid. Nende dimeeride moodustumine takistab replikatsiooni- tekivad replikatsioonivead (kasutatakse mutageenina).
Mis on UV kiirguse märklauaks?
DNA.
Kuidas toimib ioniseeriv kiirgus?
Ioniseeriv kiirgus lõhub vesiniksidemeid, oksüdeerib kaksiksidemeid, lõhub tsüklilisi molekule ja polümeriseerib molekule.
Ioniseeriva kiirguse (ja ka kuivuse!) toimel tekivad kaheahelalised katked DNA-s – DNA laguneb tükkideks.
Nimeta kõige kiirgusttaluvam bakter. Mis kaitseb teda kiirguse eest?
Deinococcus radiodurans, kes talub väga hästi ka ioniseerivat kiirgust. Tal on
mitmekihiline rakukest, ta sünteesib karotinoidpigmente, tal on ülitõhusad DNA reparatsioonimehhanismid, mis võimaldavad efektiivselt kokku panna juppideks lagunenud DNA, tema rakus on vähe rauda ja rohkesti mangaani .
Milleks saab kasutada UV-kiirgust?
Steriliseerimiseks. Mikroobimutantide saamiseks.
Miks saab UV kiirgust kasutada mikroobimutantide saamiseks?
UV kiirguse toimel moodustuvad DNA ahelas kõrvutiasetsevate tümiinaluste vahel kovalentsed sidemed- tekivad tümidiindimeerid. Tümidiindimeeridega DNA-lt on transkriptsioon takistatud.
Ka tümidiindimeeridega DNA replikatsioon on tavaliste DNA polümeraasidega takistatud. Neid suudavad replitseerida DNA polümeraasid, mis teevad vigu – lülitavad kopeeritavasse DNA ahelasse valesid (mittekomplementaarseid) nukleotiide. Seetõttu tekivad mutatsioonid.
Miks hapnik tugevdab kiirguste ohtlikku toimet?
Ioniseeriv kiirgus lööb erinevatest molekulidest elektrone välja. Kui need liituvad hapniku molekuliga, siis moodustuvad hapnikuradikaalid, mis kahjustavad biopolümeere, eriti DNAd.
Miks on mikroobidele hapnikku vaja?
1. Kui org. vöi anorg . ainete oksüdatsiooniks vajalikku terminaalset elektroniaktseptorit.
2. Kui ühendit, mis lülitub selle oksüdatsioonil vahetult substraati.
Aeroobid ja mikroaerofiilid .
Aeroobid. Vajavad eluks hapnikku. Aeroobide hulgas eristatakse mikroaerofiile, kellele kõrged hapniku kontsentratsioonid on toksilised. Sellised on spirillid, Campylobacter, N2 fikseerivad bakterid ja vesinikubakterid.
Miks mõned mikroobid ei talu hapnikku?

• Hapnik oksüdeerib neid raku komponente, mis on rakule vajalikud redutseeritud kujul (koensüümid näiteks). Väga tugevad oksüdeerijad on hapnikust moodustuvad vabad radikaalid. Anaeroobidel on palju ensüüme (flaviinsed oksüdaasid), mis hapnikuga reageerides tekitavad temast radikaale. Seetõttu on anaeroobid hapnikule tundlikud.
  

• Radikaalid moodustuvad hapnikust ka kiirguse (näiteks UV) toimel. Moodustuvad hapniku aatomid ja molekulid, milles on paardumata elektron. Vabade radikaalide paardumata elektronid „otsivad“ endale paarilist ja „võtavad“ neid igasugustelt biomolekulidelt, põhjustades neis oksüdatiivseid kahjustusi (oksüdatiivne stress).
  

• Paljud ensüümid on hapnikutundlikud. Sellised on nitrogenaas, hüdrogenaas, Ru-1,5-P2 karboksülaas.
  

• Nitrogenaas on ensüüm, mille vahendusel toimub bakteritel õhulämmastiku sidumine ( redutseerimine ). Bakterid peavad nitrogenaasi kaitsma hapniku eest. Selleks on mitmeid võimalusi. Üks nendest on paks limakapsel raku ümber.
  

Superoksiidradikaal ja hüdroksüülradikaal kui ülitugevad oksüdeerijad.
Ühe elektroni liitumisel hapnikule moodustub superoksiidradikaal (superoksiidanioon). Sisaldab 1 paardumata e ja on väga reaktiivne. Superoksiidradikaal oksüdeerib küllastumata rasvhappeid, valkudes tioolrühmi, ensüümidega seotud NADH2 jne.
Superoksiidradikaali reageerimisel H2O2 ga tekib hüdroksüülradikaal, mis on superoksiidradikaalist veel toksilisem. Tema eemaldamiseks pole spetsiaalseid ensüüme. Ta on ülitugev oksüdeerija ja kahjustab igasuguseid biopolümeere (näiteks membraanides lipiide).
Kus võiks looduses elada anaeroobseid baktereid.
Jämesooles, mudas.
Kes on fakultatiivsed anaeroobid?
Fakultatiivsed anaeroobid. Saavad energiat hapnikuseoselisest metabolismist ja taluvad hästi hapnikku, kuid hapniku puudumisel võivad ümber lülituda kas kääritamisele või anaeroobsele hingamisele. Siia kuuluvad näiteks nitraatsed hingajad, enterobakterid (ka soolekepike), S. cerevisiae. Reeglina kasvavad hapniku olemasolul kiiremini, kui ilma hapnikuta.
Mis on küünlanõu? Kuidas luuakse seal anaeroobsetele mikroobidele sobivad elutingimused ?
Küünalnõu on kinnine anum , kuhu pannakse põlema küünal, mis kasutab ära kogu hapniku ja siis kustub .
Bakterite paljunemine, selle viisid.
Enamik baktereid paljuneb pooldumise teel. Tekkivad tütarrakud on ühesuurused ja geneetiliselt identsed. Enne pooldumist toimub kromosoomi replikatsioon ja kumbki tütarrakk saab sellest koopia. Plasmiidid võivad jaguneda tütarrakkude vahel ebavõrdselt ja kui ei ole peal selektiivset pressi, siis võib plasmiid osadest rakkudest kergesti elimineeruda.
Mõned bakterid paljunevad ka pungumise teel (Hyphomicrobium, Rhodomicrobium, Ancalomicrobium). Pung moodustub kas otse emarakule või hüüfi tippu. Pungumisel eraldub pung alati emarakust enne, kui ta on emaraku suuruseks kasvanud. Ka pärmid paljunevad pungumise teel. Aga on ka nöörduvaid pärme(fission yeasts), nagu Schizosaccharomyces pombe.
Bakteritel tuntakse aga ka keerulisemat paljunemist. Niitjad tsüanobakterid ja Thiothrix, Leucothrix, Sphaerotilus ja Caryophanon paljunevad liikumisvõimeliste paljunemisrakkude- goniidide abil. Goniidid moodustuvad niidi tipmiste rakkude jagunemisel ja omavad vibureid.
Omapäraselt paljuneb üks suuremaid baktereid Epulopiscium fischelsonii, kelle emarakus moodustuvad elusad tütarrakud, mis väljuvad pilu kaudu tema rakul. Seega on tegu “sünnitajabakteriga”.
Kui kiiresti bakterid paljunevad?
Generatsiooniaeg erinev. Enamustel 1h.
Millest sõltub paljunemiskiirus?
Mikroobi liigist ja keskkonnatingimustest (temp.) E. coli gen aeg on 5,5 kraadi juures 5 ööpäeva, 37 kraadi juures 20 min
Mis on generatsiooniaeg?
Generatsiooniaeg on aeg, mis kulub rakkude arvu kahekordistumisele populatsioonis. Mida lühem g, seda kiiremini rakud jagunevad.
Kirjelda müksobakterite, bdellovibrioonide, klamüüdiate ja aktinomütseetide elutsüklit.
Müksobakterite arengutsükkel.
Neil kogunevad vegetatiivsed rakud keskkonnatingimuste halvenedes
hakkavad eritama lima (tekib viljakeha)
muunduvad lima sees paksukestalisteks müksospoorideks.
Viljakeha võib vaadelda kui puhkavat kolooniat.
Viljakeha koosnebki limast ja selles paiknevatest müksospooridest.
Viljakeha võib olla lihtne näsake nagu Myxococcus’el, aga ka keerulisem, nagu puukujuline viljakeha Stigmatella’l.
Arengutsükkel aktinomütseedil
Streptomyces. Meenutab arengutsüklit hallitusseentel.
Esialgu moodustub spoori idanemisel 1. substraadimütseel,
seejärel hakkab moodustuma 2. õhumütseel,
mille hüüfide fragmenteerudes moodustuvad 3. koniidid.
Koloonia omandab “kriidise” hüdrofoobse välimuse.
Bdellovibrio bacteriovorus
tungib saakbakteri periplasmasse ja hakkab seal suurenema peremeesraku komponentide arvel.
Kui rakk on piisavalt pikenenud, siis jaguneb ta viburitega varustatud tütarrakkudeks ja need vabanevad peremeesraku lüüsudes väliskeskkonda.
Bdellovibrio on veebakter ja teda on eriti palju orgaanikarikkas vees, kus on palju baktereid. Teda võib nimetada ka röövbakteriks. Kui ta kasvab Petri tassil tardsöötmel, kuhu on külvatud saakbaktereid, siis moodustuvad lüüsilaigud, nagu faagide puhulgi.
Klamüüdiad
on rakusisesed parasiidid, mis põhjustavad mitmeid haigusi inimestel ja lindudel (klamüdioosid). Levivad ka sugulisel teel.
Nakkavaks vormiks on paksukestalised elementaarkehad ( tumedad ), mis tungivad rakku ja diferentseeruvad vakuoolis jagunemisvõimeliseks retikulaatkehaks (heledad). Jagunenud retikulaatkehad muunduvad uuesti elementaarkehadeks, mis vabanevad rakust selle lõhkedes. Vakuooli, mille sees paiknevad elementaarkehad ja retikulaatkehad, nimetatakse inklusioonkehaks.
Koniidid kui aktinomütseetide ja hallitusseente paljunemivahendid.
Aktinomütseedid paljunevad hüüfitükikeste ja koniidide abil. Need tekivad hüüfide otstes ja võivad olla kas “paljalt” või sporangiumis. Mõnedel mikroobidel võib olla mitmeid paljunemisvõimalusi: näiteks niitjad tsüanobakterid saavad paljuneda goniididega, hormogoonidega, aga ka niidi jagunemisel tükkideks.
Mis on steriliseerimine ?
Kõigi mikroobide hävitamine.
Mis on desinfitseerimine ?
Mikroobide arvu oluline vähenemine.
J. Lister ja fenooli kasutamine.
Fenool - Esmalt kasutas seda Joseph Lister opiruumi ja riistade puhastamiseks , et vähendada kirurgiliste operatsioonide järgset haavanakkust. Fenool ärritab nahka ja on halvalõhnaline. Vahel kasutatakse kurgupastillides, kuid tegelikult antibakteriaalne efekt on fenooli madalal kontsetratsioonil madal. Kui tema kontsentratsioon on üle 1%, nagu kasutatakse kurguaerosoolides, siis on tal tugev antibakteriaalne toime. Kurguaerosoolides kasutatakse 3% fenooli.
Fenoolikoefitsient.
Fenoolikoefitsient näitab, kui suur on keemilise aine efektiivsus antimikroobse vahendina võrreldes fenooli toimega samale mikroobile.
Millega kodustes olustes puhastada haava?
Etanooli lahusega, apteegis müüdavate antiseptikutega, joodiga.
Mis võiks olla koduapteegis selle jaoks olemas?
Jood , antiseptik .
Pindaktiivsed ained ning kloori- ja joodiühendid mikroobide hävitajatena.
Pindaktiivsed ained Vähendavad vedelike pindpinevust.
Naha pinnal oleva biofilmi muudavad nad väikesteks tilgakesteks, mis eemalduvad veega kergesti.
Väga olulised pindaktiivsed ained on kvaternaarsedammooniumühendid.
Nende toimeaineks on molekuli katioonne osa. Eriti efektiivsed on nad grampos. bakterite vastu, kuigi mõjuvad ka gramneg. bakteritele.
Nad on bakteritsiidsed , fungitsiidsed ja toimivad ka kestaga viirustele, Endospoore ja tuberkuloosibaktereid ei tapa. Ilmselt toimivad permeabiliseerivalt. Tuntuimad on bensalkooniumkloriid (Zephiran) ja tsetüülpüridiinkloriid (Cepacol). Nad on värvita, lõhnata, maitseta, stabiilsed, mittetoksilised praktikas kasutatavas kontsentratsioonis.
Jood ja kloor. Mõjuvad nii puhtalt (J2 ja Cl2 lahusena ), kui ka seotuna kas org. või anorgaaniliste ühenditega. I2 on üks vanemaid ja efektiivsemaid antiseptilisi aineid. Ta toimib bakteritele, seentele , endospooridele ja mõnedele viirustele. Üks võimalik toimemehhanism on joodi reageerimine valkudes türosiiniga ja selle kaudu valkude
inaktiveerimine. Jood võib osküdeerida ka tioolrühmi valkudes. Joodi kasutatakse tinktuurina (joodi alkoholilahusena) ja jodofooridena. Jodofoorid on joodi ühendid teiste ainetega, millest jood pikkamööda vabaneb. Jodofooridel on sama toime nagu joodilgi, kuid nad ei ärrita ega määri.
Cl2. On aktiivne kas gaasina või kombineerituna teiste ainetega. Hüpokloorhape on väga aktiivne kloori derivaat, sest ta on elektriliselt neutraalne ja ta difundeerub läbi raku
membraani sama ruttu kui vesi. Gaasilist kloori kasutatakse joogivee , basseinide vee ja reovee desinfitseerimiseks. Majapidamises kasutatakse Na-hüpokloritit (NaOCl) kui desinfitseerijat ja pleegitajat. Klooramiinid koosnevad kloorist ja ammoniaagist. Kloramiin on v. püsiv ühend, millest kloori vabane v. pika aja jooksul. Kasutatakse toiduainetetööstuses masinate puhastamiseks jne. Puuduseks halb lõhn.
Enimkasutatav etüleenoksiid.
Denatureerib valke. Olulised funktsionaalsed rühmad valkudes alküülitakse (asendatakse –CH2CH2OH rühmaga). Ta on toksiline ja plahvatusohtlik ja teda tuleb segada kas CO2 voi lämmastikuga. Tema eelis on see, et ta tungib igale poole. Teda on kasutataud niisuguste asjade steriilimiseks, mis kuuma ei talu, näiteks laboriplastik, südameklapid
jne. Töödeldakse 60 kraadi juures 1-10 tundi. Tapab ka endospoore.
Glutaraalaldehüüd on veel efektiivsem, kui formaldehüüd. Seda kasutatakse haiglates
vahendite steriilimiseks. Kasutatakse 2% lahusena ( Cidex ). Seda võib käsitleda kui steriliseerijat.
Säilitusained: sorbiinhape, bensoehape.
Sorbiinhape - Hallitusevastane aine, lisatakse juustudele, siirupitele
ja kookidele.
Bensoehape - Hallitusevastane aine, lisatakse margariinile, siidrile,
karastusjookidele.