Mikrobiologie vody... výskyt, význam, detekce bakterií ve vodách

1. Mikrobiologie vody...výskyt, význam, detekce bakterií ve vodách Hana Mlejnková Kateřina Horáková Dana Baudišová Odborný seminář VÚV TGM v.v.i., Praha 15.1.2009

2. „Bakterie je život v tom nejjednodušším a přitom úplném provedení“ F. Kaprálek

3. Definice „mikrobiologie vody“ • Předmět studia:bakterie + archea (nejrozšířenější organismy na světě) • Studované prostředí: vodní prostředí (tj. >70 % zemského povrchu) • Význam: • kvalita vody – hygienický význam • popis přírodních jevů – ekologické studie (koloběh látek, výskyt v daném prostředí)

4. Předmět studia • bakterie (vč. sinic) + archea =jednobuněčné organismy prokaryotického typu • 2 z celkem 3 domén života na Zemi (Bacteria, Archaea, Eucarya)

5. Volná voda–bakterioplankton Biofilmy Extrém: mikrobiální povlak („microbial mats“) Bentické prostředí Habitaty bakterií ve vodním prostředí

6. Význam studia bakterií ve vodním prostředí • kvalita vody – hygienický význam • indikátory fekálního znečištění  šíření infekcí • indikátory organického znečištění • kontaminace vod patogeny  onemocnění • popis přírodních jevů – ekologické studie • diverzita, rozdíly mikrobiálních společenstev – různé vlivy (habitaty, vnější prostředí, znečištění...) • transformační (samočistící) procesy, koloběhy prvků

7. Zdroje kontaminace vod bakteriemi • komunální odpady • zemědělství

8. Zdroje kontaminace vod bakteriemi • havárie • průmysl

9. Hygienický význam studia bakterií z vodního prostředí 3 000 300 000 lidí na světě se každoročně nakazí chorobami přenášenými vodou ! 6 000 000 lidí na světě umírá každoročně na choroby přenášené vodou !

10. Hygienický význam studia bakterií z vodního prostředí EPIDAT: období 01-11/2008

11. salmonely Legionella leptospiry Francisella kampylobaktery Hygienický význam studia bakterií z vodního prostředí • patogenní bakterie s nejvyšší incidencí infekcí z vodního prostředí u nás: • salmonely • kampylobaktery • patogeny z vodního prostředí s menší incidencí infekcí z vodního prostředí u nás: • shigely • yersinie • patogenní E. coli • listerie • leptospiry • legionely • francisely • onemocnění přenášená výše uvedenými původci: • střevní • respirační • kožní • močových cest apod.

12. Ekologické studie • Fyziologické procesy + různé vlivy • studium transformačních (samočistících) procesů v tocích, nádržích ... • růst a množení bakterií v různých podmínkách • procesy metabolismu (koloběh prvků...) • Mikrobiální společenstva, taxonomie + rozdílné podmínky prostředí • mikrobiální oživení různých habitatů • diverzita mikrobiálních společenstev (zastoupení druhů; rozdíly fyziologické, fylogenetické, morfologické,...) • Vývoj metod studia

13. Detekce bakterií z vodního prostředí malé rozměry bakteriálních buněk: cca 1-10 µm (okem lze rozlišit 200 µm, světelným mikroskopem 0,2 µm=200 nm, elektronovým mikroskopem 0,2 nm) vysoká rychlost dělení buněk zdvojnásobení počtu za cca 20 min.

14. Detekce bakterií z vodního prostředí • Metody • mikroskopické • kultivační • biochemické • imunologické • molekulárně-biologické

15. Gramovo barvení DAPI Elektronová mikroskopie Detekce bakterií z vodního prostředí • Mikroskopické metody • světelná mikroskopie - barvení buněk • fluorescenční mikroskopie – značení fluorescenčními barvami • elektronová mikroskopie

16. kolonie Serratia marcescens anaerostat HPC 22 Detekce bakterií z vodního prostředí • Kultivačnímetody -pevné půdy: namnožení 1 buňky do velikosti kolonie = KTJ -kultivace v tekutém médiu -univerzální živné půdy -selektivní média -diagnostická média -tekuté půdy

18. Měření úbytku kyslíku Detekce bakterií z vodního prostředí • Biochemické metody - průkaz biochemických aktivit, např. utilizace substrátu, tvorba metabolických produktů...

19. Detekce bakterií z vodního prostředí • Imunologické metody • např. enzymový imunosorpční test (ELISA) • Molekulárně-biologické metody (detekce genů, proteinů…) • PCR • RT-PCR • sekvenace DNA • sekvenční analýza rRNA

20. Aplikace mikrobiologie vody v praxi • Zdravotnictví, hygiena a epidemiologie – hledání původců onemocnění • Hydroanalytické a hygienické laboratoře – stanovení ukazatelů jakosti vod (povrchové, pitné, koupací, technologické...) • Studium samočistících a transformačních procesů ve vodách (tekoucích, stojatých, mořských, biofilmech...) • Studium života v extrémních podmínkách (archea...) • Vývoj rychlých metod detekce rizikových bakterií (PCR, mikročipy...) • Studie diverzity mikrobiálních společenstev • Ekologické studie – biodegradace • ...