Taxonomický systém bakterií

1. Taxonomický systém bakterií • Podle • Bergey’s manual of systematic bacteriology- systematická příručka • Bergey’s manual of determinative bacteriology – určovací příručka • 35 skupin podle fenotypové podobnosti • Nově snaha o zatřídění do 23 kmenů podle fylogenetické příbuznosti • správnější, ale méně praktické • kmen zahrnuje obvykle více skupin • mnohé skupiny patří do více kmenů

2. Evoluce bakterií Rostliny Houby Archea Bacteria Živočichové Eukarya Společný předek

3. Flavobakterie Cytophaga Bacteroides Planktomycety Zelené sirné bakterie Evoluce bakterií Chlamydie Spirochety Grampozitivní bakterie Radiorezistentní mikrokoky Cyanobakterie Zelené nesirné bakterie Proteobakterie Thermotoga Aquifex

4. Spirochety (1.skupina) • chemoorganotrofní • délka až 500 mm • osové vlákno – spirálovitá struktura zabudovaná do buněčné stěny • kontraktilní – vývrtkovitý pohyb • některé druhy patogenní • Treponema pallidum – syfilis • Borellia burgdorferi– lymská borelióza

5. Borrelia burgdorferi Treponema pallidum

6. Spirily (2.skupina) • spirální či vibroidní buňky • aerobní, heterotrofní • 1-2 bičíky • Bdellovibrio bacteriovorus = predátor jiných bakterií • Helicobacter pylori– choroby žaludku (vředy, gastritida, možná rakovina)

7. Gramnegativní aerobní nebo mikroaerofilní tyčinky a koky (4.skupina) • Obligátně aerobní nebo mikroaerofilní • Většina heterotrofní, některé autotrofní (využívání H2) • Nesporulující • Obvykle mají bičíky • Hojně rozšířené

8. Gramnegativní aerobní nebo mikroaerofilní tyčinky a koky (4.skupina) • Agrobacterium tumefaciens • napadá rostliny pomocí tzv. Ti-plasmidu • rostlina pak produkuje opiny (aminokyseliny), kterými se bakterie živí • Ti-plasmid se integruje (začleňuje) do DNA – využití v genovém inženýrství rostlin • Zoogloea – štěpení aromatických látek • čištění odpadních vod

9. Gramnegativní aerobní nebo mikroaerofilní tyčinky a koky (4.skupina) • Methylomonas– schopnost využití jednouhlíkatých sloučenin (methanol, methan…) • Acetobacter– oxidace sacharidů a ethanolu na octovou kyselinu • výroba octa • octovatění vína • striktně aerobní metabolismus • při nedostatku substrátu oxidace až na CO2 a H2O

10. Gramnegativní aerobní nebo mikroaerofilní tyčinky a koky (4.skupina) • Azotobacter– váže vzdušný N2 • Rhizobium– váže vzdušný N2, symbióza s kořeny rostlin (luskoviny) • hlízkovité bakterie • Legionella pneumophila – legionářská nemoc • přenos vodou, včetně trubek • Neisseria gonorrhoeae – kapavka • Neisseria meningitidis – meningitida

11. Pseudomonas • = falešná mince • nefermentující tyčinky • aerobní, výjimečně respirace nitrátů • bohatý metabolismus – využívání nejrůznějších uhlíkatých zdrojů • proteiny • lipidy • uhlovodíky – alifatické, aromatické • deriváty uhlovodíků – fenoly, chlorované látky... • některé patogenní, kažení potravin

12. Fakultativně anaerobní gramnegativní tyčinky (5.skupina) • heterotrofní, občas autotrofní využití H2 • přepínání oxidační respirace a fermentace • 4 podskupiny (čeledě) • Enterobacteriaceae - tyčinky • Vibrionaceae – zakřivené tyčinky • Pasteurellaceae – koky a tyčinky • ostatní – umělý taxon

13. Enterobacteriaceae • tyčinky, peritrichní • často patogeny či oportunní patogeny • součást přirozené mikroflóry, který se může stát patogenem • Enterobacter aerogenes– součást střevní mikroflóry, oportuntní meningitida • Escherichia coli – součást střevní mikroflóry • indikátor fekálního znečištění • některé kmeny patogenní, produkce toxinů (průjmy) • modelová, nejprozkoumanější bakterie

14. Enterobacteriaceae • Salmonella– salmonelózy (zánět střeva) • Salmonella typhi– tyfus • někteří lidé odolní, ale nakažliví - bacilonosoči • Shigella dysenteriae – úplavice • Yersinia pestis - mor

15. Vibrionaceae • delší zahnuté tyčinky • Vibrio cholerae – cholera • Vibrio fischeri – luminiscenční mořská bakterie, symbióza s mořskými organismy, testy toxicity

16. Pasteurellaceaea • koky, krátké tyčinky • Haemophillus influenzae– meningitida dětí

17. Ostatní • Zymomonas– fermentace sacharidů na ethanol • vysoká odolnost k ethanolu • dosahuje vyšší konverze ethanolu než kvasinky (přes 20%) • potenciál využití v lihovarnictví, hlavně při produkci bioethanolu • způsobuje kažení nápojů, hlavně alkoholických (pivo, víno)

18. Desulfobakterie (7. skupina) • obligátně anaerobní • anaerobní respirace síranů a síry na H2S • zdroj elektronů H2 a jednoduché organické látky (kyseliny, ethanol) • zdroj uhlíku stejný nebo CO2 • ve vodních sedimentech bez kyslíku –hnilobný zápach organicky znečištěných vod • Desulfovibrio – v ropných polích (zdroj H2S v ropě)

19. Riketsie a chlamydie (9. skupina) • obligátní parazité obratlovců a členovců – rozmnožování v cytoplazmě buněk • mj. obrana před imunitním systémem • přenos hmyzem (vši, blechy…) na zvířata i člověka, pohlavní přenos • Rickettsia prowazekii – skvrnivka (epidemický skvrnitý tyfus) – přenos vešmi • nejpodobnější genom mitochondrii – potenciální předchůdce

20. Riketsie a chlamydie (9. skupina) • Chlamydie – patogenní, rozmnožování v cytoplazmě hostitelských buněk • nejčastější pohlavně přenášené mikroorganismy

21. Anoxygenní fototrofní bakterie (10. skupina) • fotosyntéza bez produkce kyslíku • speciální bakteriochlorofyly odlišné od rostlinných • bakteriochlorofyl a, b – purpurové bakterie • bakteriochlorofyl G – heliobakterie • bakteriochlorofyl c, d, e – zelené bakterie • zdrojem elektronů jsou redukované sirné sloučeniny (sulfidy, síra, thiosírany...) nebo jednodušší organické látky

22. Anoxygenní fototrofní bakterie (10. skupina) • zdroj uhlíku CO2 (autotrofie) nebo organické látky (heterotrofie) • zdroj dusíku N2 nebo amonné ionty • při nedostatku světla aerobní respirace • časté ukládání síry uvnitř buněk i vně • 7 skupin podle chlorofylu a zdroje elektronů

23. Oxygenní fototrofní bakterie (11. skupina) • obsahují chlorofyl a (jako rostliny) • při fotosyntéze oxidují vodu na kyslík (zdroj elektronů) • někdy též anoxygenní fotosyntéza v přítomnosti sulfidů • při nedostatku světla i respirace a fermentace – jen udržovací, nerozmnožují se • často tvorba vláken nebo shluků • některé druhy žijí symbioticky s eukaryemi (houbami, rozsivkami) - vznik chloroplastů?

24. Oxygenní fototrofní bakterie (11. skupina) • dvě podskupiny • Prochlorofyta – chlorofyl a i b • Cyanobakterie (sinice) • více barviv • velmi přizpůsobivé (např. teplota 2-74°C) • autotrofní, schopnost fixovat vzdušný N2 • součást planktonu • „vodní květ“ v nádržích, kde je vysoká koncentrace fosfátů – eutrofizace vody • produkce cyanotoxinů – zdraví škodlivé

25. Aerobní chemoautotrofní bakterie (12. skupina) • oxidace různých anorganických a jednoduchých látek • akceptor elektronů kyslík, výjimečně dusičnany • zdroj uhlíku CO2 • Thiobacillus, Thiothrix– oxidace redukovaných sirných sloučenin (sulfidy, síra) na sírany resp. H2SO4 • tvoří kyselé prostředí

26. Aerobní chemoautotrofní bakterie (12. skupina) • Gallionella – oxidace Fe2+ na Fe3+ • ucpávání trubek • Nitrosomonas– oxidace amoniaku na dusitany • čištění odpadních vod • Nitrobacter– oxidace dusitanů na dusičnany • čištění odpadních vod

27. Kaulobakterie a planktomycety (13. skupina) • Kaulobakterie –nepravidelné tvary • Prostéky – úzké výběžky obsahující cytoplasmu • Aerobní, heterotrofní • Dělení buněk: • odštěpování prosték (pučení) • příčné dělení • Caulobacter

28. Kaulobakterie a planktomycety (13. skupina) • Planktomycety – bez prosték • Stébla – úzké výběžky bez cytoplasmy • vázaní buňky na substrát • na konci oxidy železa a manganu • Aerobní, heterotrofní • Planctomyces

29. Pochvaté bakterie (14. skupina) • Tyčinkovité buňky obalené extracelulárním materiálem za tvorby pochvy – pseudomycelium • Oxidy železa a manganu – žlutá až hnědá barva • Aerobní, heterotrofní • Leptothrix

30. Myxobakterie (16. skupina) • tyčinky • chemoheterotrofní • atrichní • klouzavý pohyb po substrátu pomocí slizu • složitý životní cyklus za tvorby buněčných valů a plodniček • rozkládají spektrum proteinů, lipidů a polysacharidů pomocí extracelulárních enzymů

31. Myxobakterie (16. skupina) • Myxococcus

32. Myxobakterie (16. skupina)

33. Grampozitivní koky (17. skupina) • chemotrofní • nesporulující • v různých shlucích (páry, tetrády…) • od obligátně aerobních až po obligátně anaerobní • mnohé patogenní – léčba penicilinovými antibiotiky • Staphylococcus aureus– hnisavé záněty s různou vážností • produkce toxinů v potravinách

34. Grampozitivní koky (17. skupina) • Streptococcus – patogenní druhy, rozklad krve, meningitida, záněty • Lactococcus – neškodný • jen fermentační metabolismus za produkce kys. mléčné • mlékárenství (jogurty, sýry, kysaná smetana…) • Pediococcus– tvorba kyseliny mléčné • použití v uzenářství (chuť a ochrana proti hnilobným bakteriím) • některé produkují biacetyl – kontaminace piva

35. Grampozitivní koky (17. skupina) • Leuconostoc - heterofermentativní mléčné kvašení (kys. mléčná, ethanol, CO2) • produkujehodně slizu – průmyslová produkce dextranu (náhražka krevní plazmy) • jinde na závadu (rosolovatění vod, shluky droždí…) • Micrococcus – přísně aerobní • tvoří karotenoidní barviva – odolnost vůči UV záření • Deinococcus– velmi odolný proti radioaktivnímu záření • segmenty DNA – snadné opravy

36. Grampozitivní sporulující tyčinky a koky (18. skupina) • tvorba odolných spor • obvykle s bičíky • obligátně anaerobní až obligátně aerobní • většinou bohatý metabolismus • velká produkce extracelulárních enzymů • rozklad různých polymerů • produkce antibiotik • neobvyklé kvasné produkty

37. Clostridium • Striktně anaerobní fermentační metabolismus • Citlivost na kyslík • Neobvyklé fermentační dráhy, produkce H2, kyselin, acetonu, butanolu (výroba) • Nebezpečné patogeny, kažení potravin • Clostridium tetani– tetanus, produkce neurotoxinu tetanospasminu • Clostridium botulinum– produkce tzv. botulotoxinu (prudký jed) při nedokonalé sterilaci konzerv

38. Bacillus • fakultativně aerobní • tvorba peptidových antibiotik (bacitracin) • některé patogenní • produkce nejrůznějších sacharolytických enzymů • průmyslová produkce amylas (pivovarství) • máčení lnu • Bacillus anthracis – sněť slezinná (anthrax), biologické zbraně, terorismus

39. Grampozitivní sporulující tyčinky a koky (18. skupina) • Deslufotomaculum – nepatogenní • anaerobní respirace sirných sloučenin (siřičitany, sírany), produkce H2S

40. Grampozitivní nesporulující tyčinky pravidelného tvaru (19. skupina) • Heterotrofní • Různý vztah ke kyslíku • Lactobacillus - mikroaerofilní • mléčné kvašení • mlékárenský průmysl (sýry, kefír, jogurty…) • součást střevní i vaginální mikroflóry savců • Listeria monocytogenes – listerióza • nákaza hlavně z potravin • rozmnožování i při 4°C (lednice) - psychrofilní • vysoká úmrtnost (kojenci,důchodci), potraty

41. Grampozitivní nesporulující tyčinky nepravidelného tvaru (20. skupina) • Heterotrofní • Různý vztah ke kyslíku • Cellulomonas – schopnost rozkládat celulózu pomocí extracelulárních enzymů (celuláz) • Corynebacterium diphteriae – záškrt • Bifidobacterium– součást střevní a ústní mikroflóry savců • probiotika

42. Mykobakterie (21.skupina) • Grampozitivní, aerobní, tyčinky • Nepohyblivé, nesporulující • Pomalu rostou • Někdy tvoří vlákna • Mycobacterium tuberculosis- tuberkulóza

43. Aktinomycety (22.-29.skupina) • Grampozitivní, heterotrofní • Větvící se vlákna (hyfy) • shluk vláken = mycelium • rozpad vláken • Až na výjimky půdní bakterie • Význam v koloběhu prvků • Plísňový pach • Některé patogenní pro zvířata i rostliny • Producenti antibiotik

44. Aktinomycety (22.-29.skupina) • Frankia– půdní, fixace N2, symbióza s rostlinami podobná hlízkovitým bakteriím • Streptomyces – půdní, vláknité • producenti antibiotik – průmyslová výroba • plísňový zápach půdy • největší genomy mezi bakteriemi

45. Mykoplasmata (30.skupina) • Bez buněčné stěny • Různý tvar buněk (chybí tvarování buněčnou stěnou) • Malé buňky (200 nm) • Velmi malé genomy • Vyžadují cholesterol a mastné kyseliny • Různý vztah ke kyslíku • Saprofyté, parazité, patogeny • Mycoplasma pneumonie– katar horních cest dýchacích, pneumonie