EDICINSKI

AKULTET

IŠ

NIVERZITET U

IŠU

2009

Mikrobiologija

Autorska skripta za studente medicine

Jovana Živanović;Stefan Lukić;Miloš Bogdanović;Milena Jončić

Kontakt: [email protected]

UTORI DAJU PRAVO NA NEKOMERCIJALNO DISTRIBUIRANJE OVE SKRIPTE I TO SAMO U

ORIGINALNOM OBLIKU I SA NAVOĐENJEM AUTORA

AUTORI ZADRŽAVAJU PRAVO PROMENE

OVE LICENCE KAO I SVA PRAVA NA OVO DELO

OVA

SKRIPTA

NIJE

IZDANJE

MEDICINSKOG

FAKULTETA

NIŠU

NITI

BILO

KOJI

NAČIN

PODRŽANA

STRANE

UPRAVE

ILI

RADNIKA

MEDICINSKOG

FAKULTETA

NIŠU

Opsta bakteriologija

Morfologija i struktura bakterijske celije

Bakterijska celija je prokariotska celija, celija koja nema

pravo  jedro  vec  je  jedarni  materijal  rasut  po  citoplazmi.
Sastoji  se  iz:  celijskih  omotaca  (kapsula,  celijski  zid,
citoplazmatska  membrana),  citoplazme,  organela,  i
jedarnog  materijala  i  izraslina  na  celijskoj  povrsini  Jedarni
materijal je predstavljen dvolancanom DNK dugackom 1mm
savijen u vidu snopa. Ona predstavlja hromozom i nalazi se
rasuta  po cpl u vidu kracih ili duzih  fragmenata.    Bct mogu
posedovati  i  ekstrahromozomalnu  DNK  koja  se  naziva
plazmid. Ribozomi su granule sastavljene od RNK i proteina
na  kojima  se  vrsi  sinteza  bct  proteina.  Ribozomi  imaju  dve
subjedinice.  Spajanjem  vise  ribozoma  nastaju  strukture
nazvane poliribozomi. Granule su cestice razlicitih organskih
molekula kao sto je skrob, glikogen ili lipidi i njihova je uloga
da deponuju energiju koja je nastala sintezom ATP.

Razmnozava se prostom deobom dve identicne cerke

celije. Bakterije zive i razmnozavaju se u prirodnim uslovima
(na  coveku,  zivotinjama  ili  biljkama)  i  vestackim  uslovima
(hranljive podloge i kulture celija). Prema odnosu organizma
i  bakterijske  celije  sve  bakterije  se  mogu  podeliti  na:
nepatogene  (saprofiti),  uslovno  patogeni  (oportunisti),  i
patogeni (paraziti). Bakterijska kolonija je skup velikog broja
bakterijskih  celija  koje  nastaju  razmnozavanjem  jedne
bakterije  na  cvrstoj,  hranljivoj  podlozi  (in  vitro)  i  vidljiva  je

golim

okom. Po
obliku se

mogu

podeliti

na:

coccae,

bacillae,

coccobaci

lae

spiralne

bct.

Cocca

e – su bct

loptastog

oblika,

velicine od 0.4-2nm. Prilikom razmnozavanja mogu se dobiti

razlicite  formacije  koje  se  uocavaju  pod  mikroskopom:
diplococcae (ukoliko nakon deobe dve celije ostanu zajedno,
spojene  citoplazmatskom  membranom),  streptococcae
(ukoliko  su  ravni  deobe  paralelne  a  celije  ostanu  povezana
nakon  deobe  dobija  se  duzi  ili  kraci  lanac  cocca  koji  se
naziva  streptokok),  tetrade  (ukoliko  su  ravni  deobe
uspravno postavlje), staphilokok (ukoliko se celije razdvajaju
ili su njihove ravni deobe pod nepravilnim uglovima dobijaju
se nakupine bct, nalik na grozdje).

Bacili – su stapicaste bct cija debljina moze biti od 3-

15nm.  Isto  kao  i  coccae  u  zavisnosti  od  ravni  deobe  mogu
formirati razlicite formacije: diplobacili (spojeni krajevima ili
duzom  osovinom),  streptobacili  (formiraju  krace  ili  duze
lance)  i  kokobacili  (prelazni  oblici  izmedju  bacila  i  koka,
obicno su kratki, zdepasti i izduzeni).

Spiralne bct – su dugi veoma tanki stapici ili niti koje

imaju  manji  ili  veci  broj  spiralnih  navoja  ili  uvojaka,  duzine
oko  30nm,  debljine  do  1nm.  U  zavisnosti  od  broja  izgleda
rasporeda navoja mogu se podeliti na: vibrione i spirohete.
Vibrioni  su  blago  zavijeni,  u  vidu  zareza,  i  predstavljaju
prelazni  oblik  izmedju  bacila  i  pravih  spiralnih  bct  (vibrio
cholerae).  Spirohete  su  treponema,  leptospira  i  borelia.
Treponema  su  dugi,  veoma  tanki,  stapici  sa  zasiljenim
krajevimai  pravilnim  spiralnim  navojima.  Leptospira  imaju
veci  broj  plitkih  i  gusto  zbijenih  navoja  a  krajevi  su  u  vidu
kukastih  zavrsetaka.  Borelia  imaju  nepravilne  spiralne
zavoje razlicite dubine i oblika.

Omotaci bakterijske celije

Svaka bct celija ima

omotace (kapsula, celijski
zid, cpl membrana).

Kapsula je spoljasnji

omotac koji nemaju sve
bct.

Sastoji

polisaharida, proteina i
velike

kolicine

vode.

Ulogu ima kao zastitni

omotac  protiv  odbrambenih  snaga  domacina.  Otezava
fagocitoza  i  omogucava  prezivljavanje  bct  u  nepovoljnim
uslovima.  Moze  da  ima  jaka  imunogena  svojstva  i  da  bude
dobar antigen.

Celijski zid se nalazi ispod kapsule, daje cvrstinu i

karakteristican  oblik.  Vecina  bct  poseduje  a  neke  ga
prirodno  i  nemaju  (mycoplasma),  a  neke  gube  sposobnost
njegovog  stvaranja  u  nepovoljnim  uslovima  (L  forme).
Osnovni sastav celijskog zida jesu glikopeptidi (mureini koji
su  sastavljeni  od  molekula  N-acetil  glukozamin)  i  N-acetil
muraminska kiselina, koji su glikozidnim vezama povezani u

bakterijske celije duz njene osovine. Tako dve potpuno iste
cerke celija nastaju od jedne .

Pupljenje se javlja kao izdanak na povrsini ceelije. Taj

pupoljak kada dostigne odgovarajucu velicinu sam otpadne i
tako nastaje nova celija.

Grananje je prisutno kod nekih bakterija narocito bacila

iz roda coribacterijum. Moze doci do racvanja jednog kraja
bacila na dve grane, i jedna od odih grana moze da poraste i
da se odvoji kao samostalna jedinka.

Stvaranje L- oblika: neke bakterije se prirodno lako

razmnozavaju  a  neke  samo  u  nepovoljnim  uslovima
npr.samo  u  prisustvu  subletanih  doza  antibiotika.
Razmnozavanje  se  odvija  tako  sto  se  stvara  veliko  telo  –
forma  u  kojoj  dolazi  do  deljenja  jedarnog  materijala,
njegove replikacije i formiranja velikog broja mladih jedinki,
precnika oko 200 nm.

Seksualno razmnozavanje preko seksualnih fimbrija

dolazi  do  konjugacije  izmedju  muskih  E  i  zenskih  F  celija
(tako  se  odvija  mesanje  jedarnog  materijala).  Nakon
mesanja  jedarnog  materijala,  ove  celije  se  dele  binarnom
deobom na po dve cerke celije. Dobijene cerke celije sadrze
nukleinski materijal oba roditelja i po osobinama lie na oba
konjugata.  Spoljasnji  faktori  imaju  bitnu  ulogu  u
razmnozavanju  bact  (temperatura,  ph,  hrana,vlaga,  O₂,
CO₂...).

Faze

razmnozavanja

–

bct

razmnozavaju

geometrijskom projekcijom. Svakom novom deobom njihov
se broj udvostrucuje. Bct se najbolje razmnozavaju u svojoj
prirodnoj sredini (za patogene bct to su tkiva i telesne
tecnosti domacina). Mogu se odgajiti i u vestacim uslovima
(in vitro) gde se njihovo razmnozavanje (formiranje kolonija)
moze posmatrati kroze nekoliko faza:

Pocetna  stacionarna  faza  (faza  pritajenosti)
nastaje  odmah  nakon  zasejavanja  bct  na
hranljivu podlogu i traje 1 do 2h. Posto se u tom
periodu  bct  aktiviraju  na  uslove  nove  sredine
one  se  jos  uvek  ne  razmnozavaju  aktivno,  a
neke jedinke cak i uginu.

Faza  pozitivnog  ubrzanja  –  u  ovoj  fazi  bct
pocinju  da  se  razmnozavaju  jer  su  stvorile
povoljne  uslove  za  svoj  rast,  njihov  broje  se
povecava ali jos uvek ne normalnom brzinom.

Logaritamska  faza  razmnozavanja  –  je  faza  u
kojoj  se  broj  bct  za  svaku  generaciono  vreme
udvostrucuje  geometrijskom  progresijom.  U
podlozi  ima  dosta  hranljivih  materija  a  nema
previse raspadnih produkata bct metabolizma.

Faza negativnog ubrzanja razmnozavanja - gde
se kolicina hranljivih materija u podlozi
smanjuje

kolicina

stetnih

produkata

metabolizma raste. Zato bct pocinju da umiru
ali je jos uvek broj novostvorenih veci od br

uginulih, pa ukupan br bct ipak raste ali
usporeno.

Maksimalna stacionarna faza – nastaje kada se
broj nastalih jedinki izjednaci sa brojem
uginulih.

Faza ubranog uginuca – gde broj uginulih
premasuje broj novih jedinki. Podloga se sve
vise osiromasuje a stetni produkti metabolizma
se nagomilavaju.

Logaritamska  faza  uginuca  –  zbog  istrosenosti
podloge  bct  prestaju  da  se  razmnozavaju.  Broj
zivih opada istom brzinom kojom se uvecavao u
trecoj  fazi.  Na  kraju  sve  bct  jedinke  u  kulturi
uginu.

Fizioloski uslovi za rast i razmnozavanje
bakterija

Posto se bakterije najbolje razmnozavaju u prirodnim

uslovima, potrebno je obezbediti uslove za razmnozavanje.

Temperatura – postoji optimalna temperatura za svaku

vrsu bakterija, mada se bakterije mogu razmnozavati u
sirem opsegu temperature. Prema optimalnoj temperaturi
razmnozavanje bakterija se dele na tri grupe:

Psihrofilne sa optimalnom temperaturom od
10-20 ˚C

Mezofilne

35-37˚C,

patogene

bakterije

uglavnom

Termofilne 55-65˚C

PH sredine – najveci broj patogenih bakterija trazi Ph od

7.2-7.4, slebo alkalnu sredinu, npr.laktobacilleus od 5-5.5 ph
,vibriocholeare od 8.5-9 ph.

Hrana – potrebno je dodavati hranljive materije

podlogama  za  kultivaciju  bakterije.  Sredina  u  kojoj  se
bakterije  razvijaju    treba  da  bude  izotonicna,  jer  u  slucaju
hipertonicne  sredine  dolazi  do  izlaska  vode  iz  celije  i  do
plazmolize.  U  slucaju  hipotonicne  sredine  dolazi  do
bubrenja celije i plazmoptize.

Vlaga – voda je neophodna za razvoj bakterija jer 90%

citoplazme otpada na vodu. Voda je rastvarac i medium u
kome se odigravaju svi metabolicki procesi.

Kolicina gasova je vazna za celijski metabolizam.

Litotrofi koriste CO₂, kao izvor C i zahteva povisenu
koncentraciju ovog gasa. Aerobi za razliku anaeroba
zahtevaju vece koncentracije O₂ .

Pogodniji je nizi povrsinski napon podloge, jer visok

povrsinski  napon    otezava  razmenu  materija  preko  celijske
membrane. Zbog toga ,substance koje snizavaju  povrsinski
napon  (zucne  soli),  olaksavaju  ishranu  i  ubrzavaju  rast
bakterija.

Oksidoredukcioni potencijal je bitan jer aerobi zahtevaju

visoki , a anaerobi zahtevaju nizi oksidoredukcioni
potencijal.

Inhibitorne

substance

blokiraju

razmnozavanje

bakterija, i to mogu biti razne vrsta deficijenasa ili
antibiotika.

Faktori rasta su sva ona jedinjenja koja bakterija ne

moze  da  sintetise,  a  koja  su  potrebna  za  njen  rast  i
razmnozavanje.  Oni  se  zato  moraju  dodavati  hranljivim
podlogama.  Faktori  rasta  zavise  od  vrste  bakterija  i  mogu
biti  vitamini,  NAD  i  NADP,  hemin  i  hematin,  i  esencijalne
aminokiseline.

Bakterijski enzimi

Po mestu delovanja enzimi se dele na egzoenzime i

endoenzime.  Egzoenzime  bakterijska  celija  izlucuje  u
spoljasnju  sredinu  i  oni  sluze  za  razgradnju  slozenih
makromolekula. Endoenzimi  se nalaze u samoj bakterijskoj
celiji,  tacnije  u  ribozomima.  Oni  sluze  za  sintezu
makromolekula bakterijske citoplazme . prema tome da li se
stvaraju  stalno  ili  samo  u  prisustvu  supstrata,  enzimi  su
podeljeni  na  konstitutivne  ,  koji  su  prisutni  stalno,  i
inducibilne koji zavise od prisustva supstrata.

Bakterijski enzimi se sastoje iz dva dela ,apoenzima i

koenzima, gde je apoenzim proteinski deo i specifican je za
supstrat,

koenzim

neproteinski

deo

biokatalizacijskom funkcijom. Oba ova dela cine celinu,
holoenzim. Optimalni uslovi za enzimsku aktivnost jesu
tempeatura 30-40˚C, ph od 6-7.5, i optimalni odnos enzim-
supstrat.

Da bi bakterijska celija kontrolisala produkciju enzima i

metabolicke procese moraju da postoje mehanizmi koji
regulisu enzimsku aktivnost.

Regulacija represibilnim enzimima zasniva se na

mehanizmu pozitivne povratne sprege.

Regulacija retro-inhibicijom je slican sa predhodnim

mehanizmom, samo sto se koristi kod kaskadne reakcije sa
vise razlicitih medju produkata. U ovom slucaju dovoljna
kolicina krajnjeg produkata vrsi retrogradnu inhibiciju svih
enzima koji ucestvuju u reakciji.

Regulacija inducibilnim enzimom gde supstrat deluje

inhibitorno na gen represor. Inaktivacijom ovog gena
pocinje stvaranje inducibilnog enzima.

Regulacija alosterijskim enzimom- neki enzimi poseduju

i alosterijski centar. Za ovaj centar se mogu vezati takozvani
efektori (molekuli koji dovode do konformacionih promena
enzima). Na taj nacin se onemoguci vezivanje supstrata za
reaktivno mesto enzima ili se olabavi veza izmedju enzima i
supstrata i samim tim prestaje i metabolicki proces.

Znacaj bakterijskih enzima jeste da se na osnovu

enzimske aktivnosti moze vrsiti klasifikacija bakterija na

grupe , rodove, i tipove. Srugi znacaj jeste industrijski gde
zahvaljujuci enzimskoj aktivnosti nekih bakterija i gljivica
dobijaju se razni fermentovani mlecni proizvodi i alkoholna
pica.

Mehanizmi ishrane bakterijske celije

Bakterije koriste hranlive materij iz spoljne sredine. Kao

izvor  energije  potrebne  za  metabolicke  procese,  ako  i  za
sintezu  organskih  makromolekula  i  gradivnih  celijskih
elemenata.  Ulaz  hranljivih  materija  iz    spoljne  sredine  u
bakterijskoj  celiji  se  odvija  peko  semipermeadbilne
citoplazmatske  membrane,  i  to  na  tri  nacina:  prostom
dofuzijom ulaze lipofilne neutralne cestice; osmozom, kada
postoje  razlike  u  gradijentu  koncentracije  neke  supstance
intra  i  extra  celularno;  aktivnim  transportom  za  prolaz
lipofobnih makromolekula.

Aktivni transport se odvija uz pomoc specificnih

transportnih  sistema.  Na  spoljnoj  strani  citoplazmatske
membrane  postoje  transportni  proteini,  permeaze,  koji  se
svojim  aktivnim  centrom  vezuju  za  molekul  supstrata  i
transportuju  u  citoplazmu.  Nakon  otpustanja  supstrata  i
transpostuju ga u citoplazmu. Nakon otpustanja supstrata ,
permeaze  se vracaju  na citoplazmatsku membrnu i proces
se ponavlja.

Metabolizam hranljivih materija obuhvata dve grupe

procesa, karabolizam, za razgradju molekula i oslobadjanje
energije, i anabolizam, za sintezu makromolekula i vezivanje
energije. Ovi procesi se odigravanju paralelno i ne mogu sse
odvojiti jedno od drugog.

Prema nacinu ishrane , bakterije se mogu podeliti na

vise grupa:

Litotrofi  (autotrofi)  su  bakterije  koje  mogu  da
sintetisu  i  najslozenija  jedinjenja  iz  prostih
neorganskih soli. Kao izvor C koriste CO₂ , kao izvor
N  koriste  elementarni  azot  iz  vazduha  ili  nitrate  iz
zemljista.  Kao  izvor  energije  mogu  da  koriste
suncevo  svetlo  (fototrofi,  koje  poseduju  bakterijski
hlorofil),  ili  iz  oksidacije  neorganskih  jedinjenja  i
elemenata  (hemotrofi-  vrse  oksidaciju  Fe  I  S).  Ove
bakterije nemaju  znacaja za humanu medicinu.

Organotrofi  (heterotrofi)  su  bakterije    kojima  su  za
rast  neophodna  organska  jedinjenja.  Kao  izvor  C
koriste se ugljeni hidrati ili  masne kiseline, kao izvor
N  koriste  proteine  ili  aminokiseline.  Zahtevaju  u
posebne materije koje ne mogu same da sintetisu i
to  su  takozvani  faktori  rasta  (vitamini,  esencijalne
kiseline..)  .  Bakterije  iz  ove  grupe  mogu  da  izazovu
oboljenja coveka i zivotinja.

Fakultativni litotrofi su na prelazi izmedju
predhodne dve grupe bakterija. C koriste iz
organskih izvora, N koriste iz neorganskih izvora.

patogenih bct koje se nalaze npr u
mleku.

1.3.2.

Tindalizacija – je proces koji sluzi za
unistavanje

svih

oblika

bct

osetljivim

bioloskim

materijalima

(vakcine).  Vrsi  se  zagrevanjem  60min
na  57C  pri  cemu  svi  vegetativni
organizmi  uginu.  Materijal  se  zatim
inkubira u termostatu na 37C 24h.

1.3.3.

Kuvanje  –  kljucala  voda  na  100C  15
minuta  ubijaju  se  vegetativni  oblici  i
neke termolabilnije spore bct.

1.4.

Vodena para i kljucala voda:

1.4.1.

Kochov  lonac  –  sud  je  za  sterilizaciju
uz pomoc  pare  koja  struji 20 minuta
umiru  vegetativnu  oblici  a  sproe  za
90.

1.4.2.

Autoklav  –  je  uredjaj  za  sterilizaciju
svih  termostabilnih  materijala  a
koriste  vodenu  paru  pod  pritiskom.
Povecanjem  pritiska  temperatura  u
autoklavu se povecava.

Kontrola postignute temperature i sterilizacije se

postize na 2 nacina:

Fizicko-hemijska  metoda  –  supstance  sa  poznatom
tackom  topljenja  se  stavljaju  u  autoklav  i  nakon
zagrevanja se vidi da li je postignuta temp topljenja
ili ne.

Bioloska metoda – se vrsi zagrevanje bct spora u
autoklavu koje se zatim zasejavaju na hranljive
podloge i prati se njihov porast. Ako podloge ostanu
sterilne to znaci da je sterilizacija bila uspesna.

Zracenja:
1.

UV  zraci  –  talasne  duzine  200-300nm  deluju
baktericidno  za  smanjivanje  broja  bct  u  vazduhu
operativnih  sala  i  drugih  prostorija  u  vidu
germicidnih lampi.

Jonizujuci zraci deluju baktericidno jer razaraju DNK
bct. Najvise se koriste X i gama zraci i ovako se
sterilisu medicinski predmeti za jednokratnu
upotrebu, spricevi i kateteri.

Filtracija je ciscenje neke tecnosti od bakterija pa se

oriste  specijalni  filteri  sa  porama  cija  je  valicina  manja  od
velicine  bct.  Propustanjem  tecnosti  kroz  filter  tecnost
prolazi a bct ostaju na njemu.

Uklanjanje mikroorganizama moze se postici njihovim

ubijanjem, takav efekat ima povisena temp. Ovakvo
delovanje je poznato kao baktericidno, ireverzibilno.

Neki antibiotici i hemikalije sprecavaju sintezu pojedinih

faktora bitnih za zivot i rast celije pa ih samo zaustavljaju u
razmnozavanju, ovaj efekat je poznat kao bateriostatski,
reverzibilan.

Hemijski agensi mogu delovati bctstatski i bctcidno.

Mogu se koristiti za dezinfekciju koze i sluzokoze, predmeta
opste upotrebe, za zastitu zivotnih namirnica. Po
mehanizmu delovanja mogu se podeliti na 3 grupe:

Agensi koji vrse denaturaciju proteina (jake baze,
neorganske kiseline, alkohol etanol (deluje slabo
baktericidno i koristi se za uklanjanje masti sa koze))

Hemijski  agensi  koji  menjaju  propustljivost  bct
membrane,  ostecuju  celiju  i  omotace  koji  gube
propustljivost pa tako dolazi do ulaskavode u celiju i
njenog  prskanja  (deterdzenti,  fenoli  i  njegovi
derivati).

Agensi  koji  blokiraju  enzimske  sisteme  ,  to  su
oksidaciona  sredstva  koja  vrse  oksidaciju  enzima  i
drugih  proeteina  bct  celije  i  tako  dovode  do  njene
smrti (hipermangan, H2O2, hlorni preparati)

Soli teskih metala, deluju slabo baktericidno, taloze
proteine bct celija (soli zive i elementarno srebro,
AgNO3).

Formalin

Anilinske boje

Antimikrobni lekovi i njihovo delovanje

Antibiotici su prirodni produkti bakterija ili gljivica sa

bakteriostatskim efektima u vecim koncentracijama deluju i
baktericidno.  Polusintetski  i  sintetski  antibiotici  nazivaju  se
jednim  imenom  hemioterapeutici.  Oni  sluze  za  lecenje  i
profilaksu  bakterijskih  oboljenja.  Prema  mestu  i  nacinu
delovanja hemioterapeutika se dele na:

Hemioterapeutike  koji  se  ponasaju  kao
metabolicki  antagonisti,  koji  remete  procese
sinteze  vaznih  metabolita  kao  sto  je  folna
kiselina,  tako  sto  se  ugradjuju  u  metabolicki
lanac. Po ovom mehanizmu deluju  sulfonamidi
i tuberkulostatici.

Hemioterapeutici  koji    inhibiraju  sintezu
celijskog  zida,  i  deluju  najbolje  na  bakterije  u
fazi  aktivnog  rasta  i  razmnozavanja.  Deluju  i
bakteriostatski,  jer  zaustavljaju  i    proces
razmnozavanja.  Najvazniji  predstavnici  su  β
laktaminski- penicilin i cefalosporin.

Hemioterapeutici

koji

inhibiraju

sintezu

proteina. Vezuju se za ribozome na nivou 30s ili
50s  subjedinice  i  na  taj  nacin  ometaju  sintezu
proteina  koja  se  vrsi  na  ribozomima.  Za  30s
vezuju  aminoglikozidi  koji  deluju  baktericidno  i
tetraciklini koji deluju bakteriostatski. Za 50s se
vezuju

makrolidi

koji

manjim

koncentracijama deluju bakteriostatski, a u
visokim baktericidno.