השפעת זמינות מים וריכוז מלחים על הגידול מים הם מרכיב הכרחי לחיים. פעילות מים: היחס בין לחץ אדי המים באויר מעל התמיסה ללח

1. השפעת זמינות מים וריכוז מלחים על הגידול מים הם מרכיב הכרחי לחיים. פעילות מים: היחס בין לחץ אדי המים באויר מעל התמיסה ללחץ אדי מים טהורים. ככל שריכוז המומסים עולה פעילות המים יורדת. ערך זה נע בין 1 ל 0 רוב החיידקים מעדיפים פעילות מים סביב 0.98 ריכוז המומסים בתא גבוה מריכוז המומסים בחוץ:ללא הגנה התא יתפוצץ.

2. וכשפעילות המים בחוץ נמוכה יותר? בגרם חיוביים הממברנה מתנתקת מן הדופן בגרם שליליים הממברנה מושכת עמה את הדופן ונקרעת. תאים אוקריוטים – עמידים יותר בד"כ Osmotolerant: מסוגלים לשרוד ולגדול בסביבה עם פעילות מים נמוכה, או ריכוז מומסים גבוה.

5. אורגניזמים הלופיליים (אוהבי מלח): מסוגלים/מעדיפים להתקיים ולהתחלק בסביבה עם ריכוז מלח גבוה (בעיקר שמרים, פטריות, עובשים ואצות אך גם חיידקים וארכיבקטריה). קיימות דרגות שונות של הלופיליות עד לאורגניזמים שמסוגלים לשרוד בתמיסות רוויות מלח. יש ששורדים בתחום ריכוזים צר ויש ששורדים בתחום רחב של ריכוזי מלח משתנים.

6. Nonhalophile: רוב החיידקים אוהבים סביבה עם ריכוז מלחים נמוך 0.01-1%, והתמיסה המקובלת לשימוש היא סליין (0.85% סודיום כלוריד). Halotolerant: מסוגלים לסבול ריכוזי מלח בינוניים אך מעדיפים סביבה עם פעילות מים גבוהה. halophiles: אוהבי מלח: mild halophileריכוזי מלח אופטימליים 1-6% (ים) moderate halophile: 6-15% (מלפפון חמוץ). Extreme halophile: ריכוזי המלח האופטימליים לגידול הם 15-30%, אך לא מסוגלים לשרוד בריכוזי מלח נמוכים.

7. כיצד שורד תא בסביבה עם פעילות מים נמוכה? מגדיל את ריכוז המומסים התוך תאיים על ידי: 1. סינתזה של מומסים אורגניים מסיסים טוב במים ושאינם מפריעים למטבוליזם הטבעי בתא גם בריכוזים גבוהים. דוגמאות : פרולין, חומצה גלוטמית, גליצין, גליצין ביטין, סוכרוז, גליצרול, מוניטול היתרון: בניגוד למלחים, תרכובות פולריות סופחות פחות מים ומותירות מים זמינים הנחוצים לפעילות אנזימטית. ריכוז המומסים תלוי בפעילות המים בסביבה וביכולת של המקרואורגניזם לייצר אותם. יש יחס ישיר בין היכולת לשרוד בסביבה מרוכזת לבין היכולת לסנתז ריכוזים גבוהים של מומסים.

8. 2. שאיבה של יונים מן הסביבה לתוך התא, בעיקר יוני +K. אופייני לאורגניזמים שהם אקסטרים-הלופיליים דרכים נוספות להתמודד עם ריכוז מומסים גבוה בסביבה: 1. הרכב החלבונים, הדופן והריבוזומים שונה כך שיוכלו לפעול בריכוזי מלח גבוהים: יותר קשרים הדרופוביים, חלבונים יותר דחוסים. 2. ניטרול יוני המלח החודרים לתא על ידי קישורם למקרומולקולות. 3. הגדלת ריכוז יוני האשלגן והקטנת ריכוז יוני הנתרן, גם כאשר יחסי הריכוזים בסביבה החיצונית הפוך. יוני אשלגן קושרים פחות מולקולות מים.

9. דוגמה : Dunaliella אצה חד תאית אוקריוטית שגדלה באילת. מסוגלת לגדול בתחום רחב של ריכוזי מלחים 0.5-20% על ידי סינתזה של מומסים אורגניים בריכוזי מלח גבוהים בסביבה: ייצור כמויות גדולות של גליצרול כדי למנוע חדירת מלחים או יציאה של מים. בריכוז מלח נמוכים בסביבה: הפרשה של הגליצרול החוצה. כושרה של האצה לייצר גליצרול מנוצל בתעשייה הישראלית. אצה זו גם מייצרת כמויות גדולות של קרוטן (קדם לויטמין A), שמיוצא בכמויות גדולות בעיקר ליפן.

10. חומרים אנטימיקרוביאליים

11. חומרים אנטימיקרוביאליים חומר אנטימיקרוביאלי הוא כימיקל שהורג או מעכב את גידולו של המיקרואורגניזם. יכול להיות חומר טבעי או סנטתי, סלקטיבי או לא. Cidal agent: חומר שהורג את המיקרואורגניזם, אך בד”כ אינו גורם לליזיס של התא: bacteriocidal, fungicidal, viricidal. Lytic agent: גורם למות על ידי ליזיס של התא: bacteriolytic. Static agents: חומר שאינו הורג אך מעכב גידול: bacteriostatic, fungistatic, viristatic.

12. חומר בקטריוסטטי מעכב בד”כ סנתיזה של חלבונים דוגמה: חומר שפועל על ידי קישור לריבוזומים. קישור זה אינו חזק, וכשריכוז החומר יורד, הריבוזומים חוזרים לתפקד והגידול חוזר.

13. חומר בקטריוסידי נקשר בד”כ חזק מאוד לאיבר המטרה שלו, שהוא חיוני לתא, ואינו משתחרר גם לאחר מיהול.

14. חומר בקטריוליטי גורם לליזיס שמתבטא בירידת מספר התאים או ירידה בעכירות, חומרים אלו פוגעים בסינתזה של דופן התא (פנצילין), או פוגעים בממברנה הציטופלסמית.

15. מדידת הפעילות האנטימיקרוביאלית minimal inhibitory concentration (MIC):הכמות המינימלית של החומר הדרושה לעכב את הגידול של האורגניזם הנבדק. MIC אינו קבוע עבור חומר מסוים אלא תלוי באורגניזם, גודל אינוקולום, הרכב מצע הגידול, זמן אינקובציה, ותנאי גידול. בתנאים סטנדרטיים מהווה מדד להשוואה. שיטות לקביעת MIC Tube dilution technique Agar diffusion method

16. Tube dilution technique שיטה זו אינה מבחינה בין חומר בקטריוסידי או בקטריוסטטי משום שהחומר נמצא באותו ריכוז לכל אורך הניסוי.

17. MIC תלוי ב החיידק הנבדק מספר החיידקים ההתחלתי הרכב מצע המזון תנאי ההדגרה (זמן, טמפרטורה, איוורור, pH, וכד) חשיבות הסטנדרטיזציה

18. Agar diffusion method A zone of inhibition: האיזור סביב הדיסקיות שבו אין גידול. רדיוס העיכוב פרופורציונלי ל מידת האפקטיביות של החומר כמות החומר על הדיסקית המסיסות של החומר קבוע הדיפוזיביות שלו.

19. חיידק 1 חיידק 2 חיידק 3 A D B C

20. סוגי כימיקלים עיקריים המשמשים לעיכוב גידול • חומרים שמותרים לשימוש במגע עם חיות ואדם, וחומרים לשימוש סביבתי ותעשייתי. • Sterilants: לעיקור מושלם כולל ספורות ("עיקור קר"). דוגמאות: אתילן אוקסיד, מי חמצן, פורמאלדהיד • Disinfectants: כימיקלים שהורגים את האורגניזמים, אך אינם משמידים את הספורות. משמשים בד”כ לחיטוי ולעיקור של חפצים ומשטחים בבתי חולים, בבית ועוד. • דוגמאות: אלכוהול, תרכובות כלור. • Sanitizers: מורידים, אך לא לחלוטין, את המטען המיקרוביאלי, לרמות בטוחות יותר. חפצים ומשטחים בתעשיית המזון, מטבחים, אבקות כביסה... • דוגמאות: סבונים, חומצות חלשות, תרכובות פנוליות • Antiseptics and germicides: כימיקלים שהורגים או מעכבים גידול, אך הם לא מזיקים לאדם בשימוש חיצוני. • משתמשים בהם בד”כ לשטיפת ידיים או לחיטוי פצעים. • דוגמאות: • אלכוהול (60-85%) (על העור): דנטורציה של חלבונים, ממיס ליפידים. • תרכובות שמכילות פנול (סבונים, קרמים, דאודורנטים): הורס את ממברנת התא. • מי חמצן (3%) (על העור): מחמצן חזק.

21. סוגי כימיקלים עיקריים המשמשים לעיכוב גידול Antiseptics and germicides: כימיקלים שהורגים או מעכבים גידול, אך הם לא מזיקים לאדם בשימוש חיצוני. משתמשים בהם בד”כ לשטיפת ידיים או לחיטוי פצעים. דוגמאות: אלכוהול (60-85%) (על העור): דנטורציה של חלבונים, ממיס ליפידים. תרכובות שמכילות פנול (סבונים, קרמים, דאודורנטים): הורס את ממברנת התא. Chemotherapeutic agents:חומרים שניתן להשתמש בהם בתוך הגוף להריגה או מניעת גידול של מיקרואורגניזמים. בקבוצה זו מקפידים על סלקטיביות: חומר שעובד חזק כנגד המיקרואורגניזם אך אינו פוגע במערכות בגוף שלנו.

22. Ceftriaxone (Ce) Ampicillin (Am) Nalidixic acid (Na) Ciprofloxacin (Ci) (Sx) Chloramphenicol (Ch) Polymyxin B (Pb) Colistine (Co) Tetracycline (Te) Streptomycin (St) Neomycin (Ne)

23. Growth factor analogs: מעכבים תחרותיים תרופות סולפה: חומר סנטתי, בין התרופות הראשונות ששימשו למניעת גידול של חיידקים באופן ספציפי (1930). הסולפנילאמיד הוא מעכב תחרותי שמונע סנתיזה של חומצה פולית. סולפנילאמיד אנלוג לאמינו-בנזואיק אסיד, שמשמשת כסובסטראט לסנתיזה של חומצה פולית. סולפה PABA רק החיידקים רגישים. ח. פולית

24. אנטיביוטיקות כימיקלים המיוצרים על ידי מיקרואורגניזמים, המעכבים או הורגים מיקרואורגניזמים אחרים בריכוזים נמוכים ביותר. להגברת האפקט נעשות לפעמים מודיפיקציות כימיות במעבדה. רק כאחוז מכל האנטיביוטיקות שהתגלו משמשות באופן מעשי. נוהגים למיין את האנטיביוטיקות על סמך המבנה או הפעילות. Broad-spectrum antibiotic : אנטיביוטיקה שפועלת על גרם שליליים וחיוביים, לעומת narrow-spectrumשפועלת על קבוצה אחת של אורגניזם בלבד.

25. חומרים הפוגעים בדופן b-Lactams, Penicillins פנצילין היא האנטיביוטיקה הראשונה שנמצאה (במקרה) בשנת 1929 על ידי אלכסנדר פלמינג, מאז נמצאו חומרים טבעיים בעלי מבנה דומה, וסונתזו תרכובות פעילות נוספות, הנחשבות עד היום בין האנטיביוטיקות היעילות ביותר. מיוצרת על ידי הפטריה Penicillium chrysogenum הפנצילינים מעכבים את הסינתזה של דופן התא. אנטיביוטיקה זו מאוד ספציפית נגד חיידקים משום שמבנה הדופן אופייני רק לחיידקים.

26. Penicillium notatum מושבות מעוכבות מושבות של Staphylococcus aureus

27. המשותף לכל מרכיבי משפחת הפנצילינים: טבעת b-לקטאם, שהיא בד”כ החלק הפעיל. התכונות של החומרים השונים נקבעות על ידי שיירי ה R.

28. מכניזם טרנספפטידאז, האנזים שיוצר את קשרי הצלוב בין שתי שרשראות של חומצות אמינו, נקשר בחוזקה גם לאנטיביוטיקות המכילות טבעת b-לקטם. התא ממשיך לייצר את הדופן אך ללא קשרי הצילוב, ומתקבלת דופן חלשה ביותר. בנוסף, הקומפלקס טרנספפטידאז- אנטיביוטיקה מעורר את יצירתם של אנזימים נוספים שמעכלים את הדופן הפגומה. מתקבל חיידק חסר דופן או עם דופן חלשה שבד"כ מתפוצץ

29. פנצילין G, הראשונה שנמצאה, פעילה בעיקר כנגד גרם חיוביים. לא חודרת דרך הממברנה החיצונית של גרם שליליים. חסרונות נוספים: 1. ישנם חיידקים שמייצרים אנזים bלקטמאז שמפרק את החומר ובכך מקנה עמידות לחיידק, ואם מופרש החוצה-גם לשכנים. 2. בשל המבנה המורכב והייחודי של אנטיביוטיקה זו אנשים מסוימים מפתחים אלרגיה חזקה. 3. רגישה לתנאים חומציים, ולכן פחות יעילה כשנוטלים אותה דרך הפה. מודיפיקציות סינתטיות שפותחו הן יציבות יותר גם בתנאים חומציים, מצליחות לחדור דרך הממברנה ולכן פועלות יפה גם על גרם שליליים, וחלקן אפילו אינן מפורקות על ידי לקטמאז

30. פניצילינים מלאכותיים

31. עמידות לפניצילין

32. חומרים שפוגעים בייצור החלבונים בחיידקים אמינוגליקוזידים סוכרים עם קבוצה אמינית הקשורים זה לזה בקשר גליקוזידי. מיוצרות על ידי חיידקים. הסטרפטומיצין שהתגלתה ב 1947 הייתה התרופה האנטיביוטית הראשונה שפעלה ביעילות נגד שחפת. דוגמאות : סטרפטומיצין, ג'נטמיצין.

33. נקשרים לתת יחידה S30שבריבוזומים. בריכוזים גבוהים נבלם לגמרי ייצור החלבונים ואילו בריכוזים נמוכים, שאינם מונעים גידול משתבשת קריאת הקודונים ומיוצרים חלבונים פגומים. גורמות לתופעות לוואי קשות לחלק מן החולים. חיידקים רבים פתחו עמידות.

35. תרכובות הפוגעות בייצור של חומצות גרעין ייצור חומצות גרעין יכול להשתבש על ידי: 1. עיכוב הייצור של חומצות הגרעין 2. קשירה לדנ”א ומניעת הכפלה או סנתוז רנ”א 3. עיכוב אנזימים המשתתפים ביצירת רנ”א או דנ”א. Quinolones משפחה של חומרים סנטתיים (לא אנטיב' במובן הקלאסי). נקשרות לגיראז, ומעכבות את הכפלת הדנ”א וחלוקת התא. פעילות נגד גרם חיוביים וגרם שליליים. דוגמאות: חומצה נלידיקסית, סיפרופלוקססין. מאוד שימושיות ברפואה ובוטרינריה.

37. עמידות: מוטציות נקודתיות מניעת החדירה של האנטיביוטיקה לתא KAYKKSARVVGDVIGKYHPHGDSAVYDTIVRMA KAYKKSARVVGDVIGKYHPHGDSAVYYTIVRMA KAYKKSARVVGDVIGKYHPHGDSAVYYTIVRMA KAYKKSARVVGDVIGKYHPHGDSAVYYTIVRMA KAYKKSARVVGDVIGKYHPHGDSAVYYTIVRMA KAYKKSARVVGDVIGKYHPHGDSAVYYTIVRMA KAYKKSARVVGDVIGKYHPHGDSAVYYTIVRMA

38. אנטיביוטיקות כנגד פטריות Antifungal drugs

40. עמידות לאנטיביוטיקות 1. אתר המטרה של האנטיביוטיקה חסר באופן טבעי באורגניזם. מיקופלסמה: חיידקים חסרי דופן יהיו עמידים לפנצילין. 2. האנטיביוטיקה לא חודרת לאורגניזם. רוב הגרם שליליים עמידים לפנצילין Gמשום שהיא אינה עוברת דרך הממברנה החיצונית ולכן אינה מגיעה לדופן. 3. האורגניזם מסוגל לשנות את המבנה של האנטיביוטיקה. חיידקים רבים מכילים לקטמאז שמפרק את הפנצילין 4. שינוי אתר המטרה של האנטיביוטיקה על ידי מוטציות. מוטציה בגיראז עלולה לגרום לעמידות לקינולונים 5. שינוי (מעקף) במסלול המטבולי שהמעכב חוסם. חיידקים רבים פתחו עמידות לסולפה על ידי כך שפתחו שיטות להחדיר חומצה פולית לתוך התא מן הסביבה. 6. האורגניזם שואב החוצה את האנטיביוטיקהשחדרה לתא.

41. התפשטות עמידות תכונות עמידות קיימות הרבה לפני מציאת האנטיביוטיקה על ידי האדם. אולם השימוש המוגבר באנטיביוטיקות הביא לסלקציה חזקה לטובת העמידים, בעיקר בקרב חיידקים גורמי מחלות, או כאלו שמגיעים מן החווה וידוע על מקרים רבים של עמידות למספר אנטיביוטיקות.

42. קיימת קורלאציה חזקה בין כמות האנטיביוטיקה שבשימוש רפואי לאחוז החיידקים שפתחו עמידות לאותה אנטיביוטיקה.

43. כיצד אורגניזם רוכש עמידות חדשה? מוטציות בגנים כרומוזומליים:בעיקר מודיפיקציה של אתר המטרה של האנטיביוטיקה. נעשה בשכיחות נמוכה מאוד. רכישה של חומר גנטי (גנים חדשים) מאורגניזמים עמידים: בעיקר אנזימים שעושים אנאקטיבציה לחומר, או מסלולים חילופיים.

44. מנגנונים נפוצים למעבר של חומר גנטי בין חיידקים