•Komplexní růstové cykly bakterií • CYTOLOGIE A MORFOLOGIE PROKARYOT 9 •Myxobakterie • •G- půdní bakterie •klouzavý pohyb (gliding motility) •komplexní růstový cyklus s tvorbou plodnic a •klidových stádií – myxospor •nejprostudovanější druhy – Myxococcus xanthus a Stigmatella aurantiaca • • •3 stádia: •vegetativní b. - tvar tyček, štíhlé,... •myxospory - refraktilní /lámou světlo-vidím je v SM/, odolné vůči vysychání i nízké teplotě, mohou odolavat i UV,.... •plodnice - pestré barvy (karoteny)... • •Morfologie myxobakterií • •vegetativní buňky – 0,5–1 mm x 3-8 mm •štíhlé se špičatými konci (Cystobacterinae) •robustní s kulatými konci (Soranginae) •plodnice – 50 - 500 mm •často pestře zbarvené – karotenoidní pigmenty •různého tvaru a složitosti •myxospory – refraktilní, odolné vůči vysychání (přežívání prokázáno 10 let) • částečně odolné vůči UV, odolnost vůči teplotě nízká – 50 °C – 60°C •primárně vznikají v plodnicích, laboratorně – chemická indukce • •Životní cyklus myxobakterií • •vegetativní buňky – sliz, klouzavý pohyb, binární dělení, tvorba •shluků a koordinovaný pohyb •pohyb za novým zdrojem živin – slizové cestičky •tvorba plodnic – shlukování a diferenciace •impulsem vyčerpání živin • •Tvorba plodnic •indukce a agregace buněk •vylučování molekul, které umožní propojení buněk •rearragement •sp. strukturní elementy •tvar plodnice •maturace – myxospory •impulzem pro tvorbu plodnic je nedostatek živin • v plodnici uzrávají myxospory •dostatek živin -myxospory začínají klíčit • •Plodnice jsou tvořeny: •měkkou slizovitou strukturou •tuhou slizovitou strukturou •sporangioly • •Sporangioly • sférický nebo ovoidní tvar •jasně zbarvené, pevná stěna •jsou v nich uzavřeny latentní buňky •sporangioly - tvar je char.z taxonomické ho hlediska • •uvnitř dozrávajících plodnic se vegetativní buňky zkracují •ztlušťují a přeměňují se do fyziologicky neaktivních myxospor •při dostatku živin myxospory klíčí za tvorby vegetativních buněk •Actinomycetales • •G+, vysoký obsah G+C (55% a více) •často tvoří větvená vlákna • •Genom - cirkulární nebo lineární •2x větší než E.coli •plazmidy (biodegradační schopnosti) •Rhodococcus •Nocardia • • •řád Actinomycetales •vysoký obsah G+C •různě větvená vlákna • genom 2x větší nez E.Coli •biodegradační aktivita (diky plazmidům) • • •Ekologie •výskyt především v půdě •1 mil buněk / gram půdy (okysličené) •dekompozice organických látek (celulóza, lignocelulóza) • •Růst •naprosto odlišný od běžného binárního dělení ostatních bakterií •prodlužování vláken, často s větvením, aniž by došlo k dělení buněk •vznikají dlouhá vlákna s mnohočetnou kopií genomu •následuje separace septy – sporadická a bez jasného vzorce •Morfologie •mycelium substrátové – (hyfy pronikají do agaru) •mycelium vzdušné (volně vztyčené hyfy ohraničené •hydrofobní pochvou a vyrůstající do vzdušného •prostoru mimo kolonii •Konidie • nepohlavní spory vyskytující se jednotlivě, v párech • v krátkých nebo dlouhých řetízcích •Sporangia •váčky obsahující spory (na vzdušných hyfách, •na povrchu kolonií, v agaru) •Další struktury •synemata – fůze hyf •multilokulární sporangia – spory uspořádané v balíčcích •v několika souběžných rovinách •sklerocia – kulovité struktury v myceliu naplněné lipidy •Taxonomické morfologické charakteristiky: •přítomnost, tvar spor •tvorba a tvar sporangií •charakter mycelia •pigmentace •délka kultivace •další specializ.strukt. - sclerotia, multilokulární sporangia (Frankia), synemata (Actinosynema) • •Nocardiaceae •slabá acidorezistence •hydroxylované mykolové kyseliny (22 – 90 C) u rodů: • Nocardia – 46 – 60 C • Rhodococcus – 34 – 52 C • Tsukamurella – 48 – 66 C, i silně acidorezistentní •Gordonia – 64 – 78 C • •růstový cyklus: •vláknité buňky se rozpadají (fragmentují) na kokoidní částice, z těch znovu vyrůstají vláknité buňky • 4 podskupiny •některé vytváří vzdušné mycelium •rodová diferenciace na základě složení B.S. •Nocardia •Rhodococcus – málo vzd. myc. •Gordonia – bez v.m. •Tsukamurella •Nocardia •kožní léze Nocardia farnicia •drsné kolonie N. asteroides •lpí na mediu •pigmentované •vzdušné hyfy ano •N. asteroides, Gramovo barvení - plíce • •Rhodococcus •G+, někdy slabé vzdušné hyfy •kolonie drsné, hladké nebo mukózní •velice často pigmentované Rhodococcus sp. R. aetherivorans R. aetherivorans R. ruber V49. •Aktinomycety s multilokulárními sporangii • • netvoří vzd. myc. •pohyblivé i nepohyblivé spory •Geodermatophilus – pokožka savců, septa ve 3 rovinách •Frankia – fixace vzdušného dusíku •nepravidelný tvar sporangií •kultivačně náročná • •Hlízkovitá sporangia: •masa spor je výsledkem dělení ve více rovinách •Frankia sp. Geodermatophilus •Actinoplanes • •růstový cyklus – střídání přisedlého a pohyblivého stadia •adaptace na vodu •pohyblivé stadium – bičíkaté spory uvnitř kulatých nebo •nepravidelných sporangií (voda) •netvoří vzdušné mycelium •Actinoplanes, Ampullariela, Micromonospora • •Streptomycetaceae • •nejpočetnější čeleď aerobních aktinomycet •rozsáhlé vzdušné mycelium s řetízky exospor •produkce ATB, antifungálních a antitumorálních látek • •Streptomyces •grampozitivní • buň. stěna obsahuje L-diaminopimelovou kyselinu a glycin •vlákna tvoří struktury podobné sklerociím, sporangiím, synematům •kolonie hladké, později zrnité, práškovité nebo sametové •jako zdroj uhlíku využívají široké spektrum organických látek •Růstové cykly vedoucí ke vzniku diferencovaných populací - sinice http://www.sinicearasy.cz/ •Sinice – Cyanobacteria • •drobné, jednoduché autotrofní prokaryotické organismy •evolučně velice staré. •schopné žít téměř ve všech biotopech na zeměkouli. •cca 8000 druhů •název sinice pochází z termínu “sinný” = modrý (lat.cyanos) Morfologie buněk sinic •G- •buňky jsou polyploidní •DNA je v jedné buňce v několika kopiích •mají tylakoidy- fotosyntetický aparát (chlorofyl A, A+B karoten, xantofyly) •na povrchu tylakoidu jsou fykobilizomy •přijímaí záření •obs. barviva - fykobiliny (dva modré, jeden červvený) •umožňují příjem světla i ve velkých hloubkách, jeskyních… •obs. karboxyzom - obshuje RUBISCO (enzym pro fixaci CO2 v calvinově cyklu) •Heterocyty •tlustostěnné buňky, větší než buňky vegetativní •v optickém mikroskopu se jejich obsah jeví jako prázdný, ale fotosystém I v nich funguje • (tj. ten, co nedělá kyslík) •vznikají z vegetativních buněk •za účasti nitrogenázy se v nich fixuje vzdušný dusík, vzniká amoniak • ten je vázaný jako glutamin a v této formě je transportován do sousedních buněk • •Akinety • vznikají z jedné nebo více vegetativních buněk, větší než heterocytylouží k přežití nepřízn. podmínek •akinety r. Nostoc přežily usušené v herbáři životaschopné po dobu 86 let. Endospory • vznikají mnohonásobným dělením mateřské buňky •vznikají rozpadem vlákna (5 - 15 buněk spojených slizem) •Ekologie sinic • •žijí téměř všude – ve sladkovodním i mořském planktonu, v nárostech, v půdě, na smáčených stěnách, uvnitř kamenů… •osazování všech extrémních biotopů, s výjimkou extrémně kyselých lokalit •pro planktonní druhy je typická schopnost vytvářet při nadbytku živin tzv. vodní květ •mnohé druhy produkují cyanotoxiny, takže způsobují značné vodohospodářské problémy •1. řád Chroococcales • jednobuněční zástupci •samostatně nebo se sdružují do kolonií • •2. řád Oscillatoriales • jednoduché vláknité sinice • •3. řád Nostocales •vláknité sinice s heterocyty •občas s nepravým, ale nikdy s pravým větvením • •4. řád Stigonematales •vláknité sinice s heterocyty a s pravým větvením •Klasifikace cyanotoxinů • •A) Podle chemické struktury •cyanotoxiny na bázi alkaloidů •cyklické a lineární peptidy •lipopolysacharidy • •B) Podle biologické aktivity •hepatotoxiny (toxické pro činnost jater) •neurotoxiny (toxický účinek na nervový systém) •imunotoxiny (negativně ovlivňují imunitní systém) •imunomodulanty (alergenní vliv, podnícení závažnějších autoimunitních chorob) •mutageny a genotoxiny (způsobují mutace DNA, často schopné vyvolat rakovinu) •embryotoxiny (toxické pro embryo) •cytotoxiny (toxické pro buňky bakterií, řas či např. lidské buňky) • •Microcystin, anatoxin, saxitoxin •Cyanotoxiny a zdraví • •nepříznivý vliv cyanotoxinů na lidské zdraví •epidemiologické důkazy včetně otrav lidí • studie lidských populací se symptomy otravy nebo poškození v důsledku expozice cyanotoxiny •toxikologické studie •informace o náhodných otravách zvířat • •Expozice •cyanotoxiny obsažené v pitné vodě •otravy v důsledku expozice cyanotoxiny při plavání nebo vodních sportech • alergické nebo iritační kožní reakce a dermatitidy způsobené kontaktem se sinicemi a jejich metabolity •systémové poruchy, jejichž příčinnou je zřejmě náhodné požití vody s cyanobaktériemi během plavání • • •nádrže nebo řeky kontaminované cyanobaktériemi pro zvířata často jediným dostupným zdrojem vody •voda z povrchových zdrojů jako pitná prochází obvykle vodárenskou úpravou • kde jsou v ideálním případě odstraněny buňky sinic obsahující většinu toxinů • koncentrace cyanotoxinů rozpuštěných v upravené vodě nebývají natolik vysoké, aby způsobily smrt lidí prostou perorální expozicí DĚKUJI ZA POZORNOST A PŘEJI HODNĚ ŠTĚSTÍ VE ZKOUŠKOVÉM OBDOBÍ