mikro Flashcards
(40 cards)
Del 1 Mikrobens verden - biologisk mangfold
Det første livet Det første liv ble skapt i form av bakterier. Det skal ha skjedd for om lag 3,8 milliarder år siden mens kloden fortsatt var ung og hjertet av så ekstreme miljøforhold at det egentlig var uforenlig med liv slik vi kjenner det i dag. Fortsatt dominerer bakterier klodens biomasse og fortsatt er bakteriene en absolutt forutsetning for alt annet liv på jorda.
Den prokaryote cellen
-Inneholder ikke en ekte kjerne.
-I tillegg til sitt eget spesifikke kromosom også inneholde såkalt ekstrakromosomal DNA i form av plasmider eller bakteriofager som de kan ha plukket opp fra det ytre miljøet
-Slike ekstrakromosomale gener kan dele seg uavhengig av cellens egendeling og kan derfor finnes i flere kopier i hver celle
-Gener er viktig, fordi de holder kode (f. eks reistensfaktorer)
-Cellen har rimbosomer som er viktie for proteinssyntesen, men mangler andre membrankleddeorganeller
-Kompleks oppbygning og inneholder bl.a. polysakkaridet peptidoglykan som bare fins hos bakterier -Formering enkel todeling
-Er små (0,2 -2)
-Danner aldri flercelleorganismer
Livet er bygd av?
Alt liv bruker cellen som byggstein. Og alt liv som eksisterer eller har eksistert på kloden, er bygget på den ene eller den andre av kun to celletyper, henholdsvis den prokaryote (førkjernecellen) eler den eukaryote (normalkjernecellen). Gjennom milliarder av år, mens liv har utviklet seg i utallige former i vann og på land, har det ikke blitt konstruert andre enn disse to typene celler. Alle bakterier er prokaryote, alle prokaryote celler er bakterier. Alle andre livsformer er bygget på grunnlag av den eukaryote cellen.
Prokaryote cellen inneholder
-Cellevegg
-Cellemembranen
-Cytoplasma med ribosomer
-Plasmid
-DNA
Dyrke bakterier?
Med tanke på hvor lett bakterier tilsynelatende tilpasser seg nærings grunnlaget i ethvert miljø, er det et forbausende faktum at vi bare har klart å dyrke en forsvinnede liten del. Mindre enn 1. Heldigvis har vi klart å dyrke de fleste patogene bakterier.
Den prokaryote cellen del 2
“-Primitiv både i betydningen” “den første”” og i betydningen ““enkel””
-Navnet (prokaryot = førkjernecelle) tilsier at arvematerialet ikke er samlet i en egentlig kjerne
-Ligger som en lang, tunnet dobbelttråd av DNA fritt i cellens cytoplasma
-Prokaryote cellene (bakteriene) som utgjør grunnveven i livet på jorden.
-De er i prinsippet uavhengig av annet liv, men alt annet liv er avhengig av dem”
Cellens historie
Cellens historie
“Opprinnelig var arvematerialet sannsynligvis ikke DNA, derimot RNA. Cellenes eneste hensikt er å sørge for at deres arvemateriale aldri dør ut, men at det kopieres og overleveres mest mulig identisk til stadig nye generasjoner i en form for evig liv. Det har de gjort gjennom millioner av år og et langt større antall generasjoner og stort sett har de alltid lyktes. Men ikke alltid: EN sjelden gang skjer en kopieringsfeil - en mutasjon. Det skjer i snitt om lag en av en million ganger når DNA reproduseres, men hyppigere, kanskje ene av ti tusen ganger, når RNA reproduseres. Mutasjoner som føres videre til kommende generasjoner, er grunnlaget or utviklingen, for evolusjonen. Uten feil, ingen utvikling! Da livet ennå befant seg på ““prototypstadiet”” i form av de første cellene, måde har vært avhengig av å kunne eksperimentere ganske fritt og gjøre mange feil. I denne startfasen kan det derfor har vært en fordel om arvestoffet bestod av RNA, det ville hyppigere feil kopiere og dermed en raskere evolusjon. I dag bruker alle celler, det pålitelige DNA som arvemateriale. Bare blant virus fins det fortsatt RNA.”
Den eukaryote cellen
-Inneholder en ekte kjerne som avgrenser arvematerialet (DNA i form av flere adskilte kromosomer) mot selve cytoplasmaet med en membran
-Ribosomer, rikelig med membrankledde organeller (mitokondrier, endoplasmatisk teikulum, golgiapparat, lysosomer) som er viktig for cellens metabolisme (stoffskifte)
-Celleveggen, i den grad den fins, er forholdsvis enkelt oppbygd og inneholder aldri peptidoglykan -Kan bli store (10-100)
-Eukaryote kan være encelleorganismer (f.eks protozoer og mange typer av alger og sopp) eller flerorgansimer, er bygd opp av eukaryote celler
-En eukaryot celle er et samfunn av ulike celler -Men mitokondriene er ikke gratispassasjerer i sin vertscelle
-De er blitt den energimaskin
-Flerorgansimer to former: produserer organisk materiale og frigjør oksygen, avhengig av organisk og forbruker oksygen
Den eukaryote cellen inneholder
-Cellemembran
-Cytoplasma med ribosomer
-Mitokondirer
-lysosom
-golgiapparat
-endoplasmatisk retikulum
-kjernemembran
-cellekjerne med DNA
Utviklingen av cellene
Prokaryote: Utviklingen av den prokaryote cellen skjedde i en atmosfære helt fri for oksygen. Utviklingen av den andre celletypen, den eukaryote, forutsatte derimot nærvær av oksygen og kunne derfor først skje etter at fotosyntesen var oppfunnet. Danner aldri flercelleorgansimer.
Eukaryote: Vi kjenner ikke detaljene i utviklingen av den eukaryote cellen. Men en er i dag ganske sikker på at det skjedde ved at en bakterie krøp inn i en annen, der den kunne leve trygt og beskyttet intracelluen som det vi i dag kjenner som et mitokondrium. Fortsatt er disse mitokondriene i de eukaryote cellene på mange måter selvstendige , små prokaryote bakterier som har funnet seg til rette i det stabile og behagelige intracellulære miljøet. De har fortsatt sine egne ribosomer og eget DNA som kan formere seg uavhengig av vertscellens eget DNA. Hver celle kan inneholde tallrike mitokondrier.
Livet begynte som en bakterie
3,8 milliarder år siden. I form av en prokaryot celle, altså en bakterie. Hvordan det skjedde vet vi ikke. Skjedd i en atmosfære fylt av ammoniakk, metan nitrogen og karbondioksid, men uten oksygen og ved høye temperaturer.
Det en tredje celletype
Eksterme miljøer, døde hav, ingen vet hvor mange, aldri kontakt med
Oksygenet og livet
Den opprinelige atmosfæren: inneholdt ikke oksygen. Livet ble derfor skapt under anaerobe, det vil si oksygenfrie. Atmosfærens oksygen er i sin helhet av biologisk opprinnelse, det vil si at det er dannet av levende organismer. En mutasjon utikling av cyanobakterier. Utviklingen av fotosyntesen. Avfallstoffet fra fotosyntesen. For de fleste organismer i en anaerob verden er oksygen gift for dem, men mikrobene som tålte oksygen fikk to viktig fordeler, de kunne først utnytte oksygen i en langt mer effektiv energiproduksjon. For det andre bido toleransen for oksygen til at de kunne utkonkurrere arter som ikke tålte oksygen og det var langt de fleste. Mange døde eller trakk seg til ulike miljøer.
Mennesker og mikrober - samarbeid og kamp
Det eukaryote livet, også vi mennesker, er som nevnt helt avhengig av det prokaryote livet. Ikke minst er naturen avhengig av den. Liv bygges opp, og brytes ned. I nedbrytingsprossesen spiller bakterier en hvedrolle. Alle organisk materiale som dør, brytes ned til molekyler, som igjen tjene nytt liv som næring og oppbyggning. Uten dem ville vi ha kvalt i egen søppel.
Mikrober
Mikrober, defineres med orgasimer som er så små at de ikke kan ses med det blotte øye og først blir synlig ved hjelp av lys/mikrosokop.
Mikrober omfatter videre i ulike definerte grupper
-Bakterier (prokaryote encelle)
-Sopp og parasiter (eukaryote en/flercelle)
-Virus (en enkel kjemisk struktur med arvestoff)
Bakterier generelt
-Prokaryote encelleorgansime
-EN liten andel i laboratoriet
-Produsert de fleste patogene
Bakterier oppbygning
-En typsik prokaryote celle består av:
-Cytoplasme med plass til et langt, sirkulært og kveilet dobbeltråd DNA
-Ribosomer (litt mindre enn hos eukaryote men med samme funksjon i proteinsyntesen)
-Cytoplasmset er omgitt av en cellemembran og cellevegg -En kapsel utenpå celleveggen noen bakterier
Bakterie form og størrelse
Bakterier fins i mange former
-Formede arter (kokker)
-Stavformede arter (staver, basiller)
-Noen få spirillformede arter (spiroketer) Prokaryote celler danner aldri flercelleorganismer, men i mange tilfeller forblir cellene etter deling likevel samlet i grupper:
-Kokker i kjeder = streptokokker
-To sammenhengede kokker = diplokokker
-Kokker i hauger i hauger = stafylokokker
-De fleste stavformende bakterier av medisinsk interesse er rette, nærmest sylinderformede, men noen få kanvære krumme (vibrion)
-Staver har mindre tendens til å henge sammenetter deling enn kokker, men enkelte arter kan ha en tendens til å bli liggende ved siden av hverandre som i en pallisade eller danne lange kjeder.
-Bakteriens morfologi, det vil si deres utseende og hvordan de ligger i forhold til hverandre, kan være viktige kriterier fr identifiseringen av dem.
Bakteriens cytoplasma og cellemembran
Cytoplasma:
-Bakteriens (prokaryotens) metabolisme (stoffskiftefunksjoner) foregår i cytoplasma
-Her ligger små organeller, ribosomer, som er cellens proteinsyntesemaskiner
-Ribosomens funksjon er den samme som hos eukaryotene, men de har en noe annen struktur og er litt mindre enn hos disse
- en forskjell som gjør at de kan være egnet som angrepspunt for antibiotika
-I cytoplasmaet ligger også bakteriens kromosom, som her er et eneste langt, sirkulært, dobbelttrådet DNA-molekyl
-Dette makromolekylet ligger fritt i cytoplasmaet uten å være kapslet inn i noen for membran eller kjernevegg Cellemembran:
-Cytoplasmaets ytre avgrensning
-Den er tynn, fleksibel fosfolipidmembran uten særlig mekanisk styrke, men som er av avgjørende betydning for bakteriens metabolisme.
-Membranen ivaretar en del av de funksjonene som ulike organeller ha i den eukaryote cellen, men som de prokaryote mangler (f.eks. innen energiproduksjon). Den sørger også for transport av nødevendige næringstoffer inn i og avfallstoffer ut av cellen.
Bakteriens cellevegg
“-Bakteriens cellevegg avgrenser og beskytter den mot omverden
-Det osmotiske trykket i bakteriecellen er vanligvis lant høyere enn i bakteriens omgivelser
-For å motstå denne trykkforskjellen har alle frittlevende bakterier en solid cellevegg som hindrer at væske passivt diffundrer inn i bakterien.
-Hvis veggen ødelegges (f.eks pågrunn av penicillin) vil væske strømme inn for å utjevne trykkforskjellen - og bakterien vil sprekke
-Veggen gir også bakteriecellen form og stivhet. Bakteriens cellevegg er konstruert på to prinsipielt ulike måter:
-Grampositive
-Gramnegative
-Veggen i både grampositive og gramnegative bakterier består av et rigid sjikt som er ansvarlig for veggens styrke
-Dette sjiktet har et ““skjelett”” av peptidoglykan
-Dette sjiktet har et ““skjelett”” av peptidoglykan, et spesielt molekyl som bare fins i bakterier, men ellers aldri i naturen.
-Fordi denne sybstansen bare fins hos bakterier, er dette et mye brukt angrepsmål for antibiotika (f.eks pencillin).
-Veggens styrke avhenger av hvor mange lag petidoglykan den er bygd opp av og hvor godt disse lagene er knyttet sammen.
Grampositive:
-Består av inntil 90% peptidoglykan og er svært solid og rigid
-Grampostive bakterier er derfor ofte sterk mot en rekke miljøpåvirkninger, for eksempel uttørking.
Gramnegative:
-Langt mer komplisert oppbygd
-Den er langt tynnere og inneholder bare ca. 10% peptidoglykan -Over det tynne peptidoglykanlaget ligger lipoproteinlag, og over det igjen et solid lag av lipopolysakkarider (LPS-laget)
-Her fins avanserte systemer for aktiv transport av stoffer inn i og ut av cellen. Deler av lps er i seg selv toksisk (giftig) og kan gi opphav til ulike symtomer hos pasienten når bakteriene dør og går i oppløsning (patogenese)
-Alle potensielle frittlevende bakterier er avhenigg av en slik rigid cellevegg.
-Bare bakterier som har tilpassset seg til å leve inne i andre celler, kan klare seg uten denne celleveggen. Det gjelder noen får arter”
Bakteriens kapsel
-Mange bakterier skiller ut polysakkarider og av og til også proteiner, som legger seg som en fast kapsel eller som et løsere slimlag omkring dem.
-Denne kapselen eller slimlaget kan være avgjørende for bakteriens evne til å framkalle sykdom. -kapselen kan bidra til at bakterien fester seg til vertens eptilceller.
-Den gjør det også vanskelge for vertens immunssytem å gjenkjenne og eventuelt uskadeliggjøre bakterien og vanskelige for makrofagene å fagocyttere (sluke) den.
-Den kan også gjøre antibiotika virkningsløse hvis den hindrer dem i nå sine angrepsmål (bakterienevegg)
-Fordi slimlaget kan binde en betydelig mengde væske, er det sannsynlig at det også gjøre bakterien mer resistenet mot uttørkning.
Flageller
-Mange bakterier kan bevege seg ved hjelp av lange og tvinnede, tynne, trådliknende struktrurer, som består av protein som kales flagellin
-Disse flagellene er bundet til cellemembranen og stikker ut gjennom celleveggen.
-Enkelte bakterierarter har bare en eller noen få flageller i den ene eller ibegge endene, mens andre arter har tallrike flageller fordelt over hele celleoverflaten
-Ved hjelp av flagellene kan bakterien bevege seg mot næringsstoffer eller vekk fra skadelige stoffer (kjemotakse)
-Det er imidlertid uklart om bevegelighet også betyr noe for bakterienes eventuelle sykdomsframkallende evner
Fimbrier og pili
“-Mange, men langt fra alle, bakterier har fimbrier og pili
-Det er proteinstrukturer som, i likhet med flagellene, stikker ut av celleveggen, men de er mye kortere’’
Fimbrier
-Vanligvis er hundrevis av fimbrier jevnt fordelt over helle cellevegggen
-De kan fungere som adheransefaktorer (mekanismen som bakterier benytter for å feste seg på en celleoverflate) som fester bakterien til andre bakterier eller til vertens vev og er derfor vktige virulensfaktorer.
Pili
-Er lengre enn fimbrier, men vanligvis langt færre (ofte bare en)
-Pili kan danne en direkte ““bro”” mellom ulike bakterieceler - de kalles også sexpili
-Ved hjelp av denne broen kan arvemateriale i form av små DNA-tråder overføres mellom bakterier (konjugasjon)”
Bakterier endosporer
“-Under vanskelige forhold ,der de ikke lenger klarer å formere seg (f.eks ved mangel på næringstoffer, uttørking eller for høy temperatur) kan noen bakterier likevel overleve i lang tid ved p endre livsform
-Endringen består i at de forvandles fra en aktiv, metaboliserende, såkalt vegetativ form til en inaktiv, nesten ikke
-metabolisendem sovende form - en spore.
-Denne prosssessen kalles sporulering
-Sporen inneholder intakt bakteriekromosom, noen få ribosomer og proteiner, men har tapt de meste av sin vøsje og har kapslet seg inn i et solid skall som gjør den resistent mot uttørking, stråling, kjemiske desinfeksjonsmidler, syre og ikke minst varme
-I denne ““sovende”” fasne kan sporen derofr overleve det meste svært lenge , ofte i flere tiår uten å formere seg.
-Men når forholdene igjen ligger til rete for formering, vil sprene forvandles tilbake til en normal aktiv bakterie. Denne prossessen kalles germinering
-Sporedannende bakterier finner vi bare blant grampostiivte. De fins alltid i store mengder i jord, støv og så videre. Sporene i seg selv er apatogene og blir først patogene når de får anledning til å gå tilbake til sin aktive, vegetative form.
-Sporer er de mest motstandsdyktige livsformende en kjenner
-En steriliseringsprosses, som krever at alle former for liv fjernes, kan derfor i praksis kontrolleres ved bruk av sporer. Hvis et produkt utsettes for en prosess som dreper alle tilsatte sporer, vil med sikkerhet også alle annen form for liv være drept - produktet vil være sterlit.
Aktiv bakterie (vegetativ form)
DNA deler seg: den cytoplasmatiske membranen danner et ““sporeeseptum”” omkring den ene delen. Sporeveggen danner fler lag: sporen dehydreres. Sporen frigjøres fra den døende vegetative bakterienBaktereispore (““sovende form”“)Spiring (germinering)Ny aktiv bakterie (vegetativ form)”