2.1
Bakterie
Bakterie jsou prokaryotické buňky velikosti desetin až desítek mikrometrů.
2.1.1
Stavba bakteriální buňky
Buňka bakterií obsahuje tzv. nepravé jádro (neboli prokaryon, nukleoid), které je tvořeno cirkulární DNA a není ohraničeno jadernou membránou. Genetická informace bakterií je uložena nejen v tomto nukleoidu, ale také v tzv. plazmidech, což jsou krátké cirkulární DNA umístěné volně v cytoplasmě. Nesou informace pro bakterii důležité, ale nikoliv životní, často jsou místem kódování rezistence k antibiotikům. Každý gen je v bakteriální buňce pouze v jedné kopii, tedy bakteriální buňka je haploidní. Obaly bakterií tvoří cytoplasmatická membrána a buněčná stěna tvořená vrstvou peptidoglykanu. Některé bakterie mohou mít na povrchu ještě slizovou vrstvu (kapsulu), která bakterii chrání vůči vnějším vlivům a která může být faktorem virulence bakterie. V cytoplazmě jsou obsaženy ribozómy, na nich probíhá syntéza bílkovin. Některé bakterie mají bičíky umožňující pohyb nebo fimbrie či pili (pilus z latiny vlásek, mn. č. pili), které usnadňují bakteriím přilnutí k různým povrchům.
Bakterie jako všechny prokaryotické buňky netvoří tkáně, ale rostou v koloniích.
+
1. Schéma bakteriální buňky
Obr. 1. Schéma bakteriální buňky
2.1.2
Taxonomie a nomenklatura bakterií
Bakterie jsou řazeny do skupin podle příbuznosti fenotypické, podle biochemických vlastností a nejnovější klasifikační schéma je založeno na vývojové příbuznosti genetické. Klasifikace zahrnuje říši, oddělení, třídu, řád, čeleď, rod a druh. V praxi se využívá názvosloví binomické, tedy ze dvou jmen – rodového (genus) a druhového (species). Název bakterií se v odborných textech uvádí kurzívou.
2.1.3
Růst bakterií
Bakterie se dělí přímým dělením (amitózou). Růstový (generační) cyklus bakterií začíná oddělením dceřiné buňky a končí jejím rozdělením. Délka růstového cyklu se nazývá generační doba, představuje zdvojnásobení původního počtu buněk. U různých bakterií je různá, např. Escherichia coli 20 minut, Mycobacterium tuberculosis 12 hodin. Za ideálních podmínek by dělení bakterií probíhalo geometrickou řadou. Ovšem fakticky je růst ovlivňován vyčerpáním dostupných živin, hromaděním zplodin metabolismu bakterií a také okolními faktory (teplota, pH, množství kyslíku, vlhkost, osmotický tlak, oxidoredukční potenciál, záření…). Optimální teplota pro růst lékařsky významných bakterií je 35–37 °C.
+
2. Růstová křivka bakterií
Obr. 2. Růstová křivka bakterií
Zvláštním typem růstu bakterií je biofilm. V něm bakterie nerostou v izolovaných buňkách (planktonicky), ale tvoří zvláštní společenství s vyšší organizovaností. Projevují se jako slizké povlaky na povrchu předmětů ve vlhkém prostředí. Mikrobiální masa tvoří strukturované společenství spolu s mezibuněčnou hmotou (matrix) tvořenou polysacharidy (produkty bakterií). V této hmotě je systém kanálků, kterými proudí voda. Biofilm adheruje k inertním i živým povrchům, to může vyvolat např. infekce cizích těles v těle člověka (cévní katétry, umělé náhrady…). Bakterie jsou v biofilmu chráněny vůči fyzikálním i chemickým vlivům (tedy také proti účinku antibiotik a dezinfekčních prostředků) a také vůči imunitním pochodům v těle člověka.
2.1.4
Rozdělení bakterií
Bakterie se rozdělují podle několika hledisek:
  1. Podle tvaru
  • kulovité – koky
    • po dvou – diplokoky
    • ve shlucích – stafylokoky
    • v řetízcích – streptokoky
  • tyčinkovité
    • rovné – bacily
    • spirálovité – spirochéty
    • rohlíčkovité – vibria
+
3. Rozdělení bakterií podle tvaru
Obr. 3. Rozdělení bakterií podle tvaru
  1. Podle barvitelnosti
  • dle Grama (viz kapitola 5.1.2.2.2 Barvení mikroskopického preparátu)
    • Grampozitivní – modré
    • Gramnegativní – růžové
  • acidorezistentní (mykobakterie) – barví se podle Ziehla-Neelsena
  1. Podle růstových podmínek
  • Využití kyslíku
    • Aerobní – ke svému růstu potřebují kyslík.
    • Fakultativně anaerobní – nejsou na koncentraci kyslíku přímo životně vázány.
    • Anaerobní – ke svému růstu vyžadují prostředí bez kyslíku.
    • Další – mikroaerofilní, kapnofilní (potřebují CO2).
  • Tvorba spór
    • Nesporulující.
    • Sporulující – v určitých růstových podmínkách tvoří některé druhy bakterií spóry. Bakteriální spóra je vysoce odolná forma klidového stadia bakterie s nulovým metabolismem.
  • Tvorba pouzdra nebo slizové vrstvy – opouzdřené bakterie jsou odolnější.
2.1.5
Bakteriální genetika
Na bakteriální DNA jsou uloženy tzv. ostrovy patogenity, které obsahují geny kódující faktory virulence. Bakterie umí pružně reagovat na změny prostředí – umí řídit expresi genů (umí „spustit nebo vypnout“ určitý gen).
Plazmidy bakterií nesou genetickou informaci ke speciálním účelům (např. rezistence k antibiotikům), které bakterii poskytují selekční výhodu. DNA se může mezi bakteriemi přenášet, čímž se tyto speciální vlastnosti horizontálně šíří. Procesy přenosu DNA:
  1. Transformace – přenos volné DNA. Z rozpadlých bakterií se dostane DNA do prostředí, jiné bakterie ji pohltí.
  1. Konjugace – bakterie se spojí pomocí výběžku (tzv. sexpillus) a plazmid se tudy přenese.
  1. Transdukce – přenos pomocí bakteriofága.
Poznámka
Genetické inženýrství – zásah člověka do genomu organismu pomocí moderních molekulárně biologických technologií (např. zavádění cizích genů do jiných organismů…).