Ugrás a tartalomhoz

Állatorvosi járványtan I. - Állatorvosi mikrobiológia, bakteriológia, virológia, immunológia

dr. Medveczky István, dr. Rusvai Miklós, dr. Varga János, dr. Tuboly Sándor

Mezőgazda Kiadó

A baktériumok morfológiája

A baktériumok morfológiája

A baktériumok alakja és nagysága

A baktériumok gömb, pálcika vagy spirális alakúak. A gömb alakúak (coccusok) átlagos átmérője 1 µm. A gömb lehet szabályos, de zsemle, bab, vese vagy lándzsa alakú is. A coccusok osztódásuk után szétválhatnak egymástól, vagy együtt maradva kéttagú (diplococcus) vagy többtagú láncokat (streptococcus) alkotnak. Vannak azonban olyan fajok is, amelyek a tér különböző irányaiba osztódva négytagú (tetragenus), nyolctagú (sarcina) csoportokat vagy szabálytalan, szőlőfürtszerű halmokat (staphylococcus) alkotnak.

A pálcika alakú baktériumok (bacillusok) rendszerint 2–5 µm hosszúak, szélességük 0,5–1 µm. Vannak azonban ennél hosszabb, 5–10 µm hosszú vagy egészen rövid coccoid alakú baktériumok is. A pálcika alakú baktériumok néha megnyúlnak, hosszú fonalakat képeznek. A fonalak hosszúsága akár a 100 µm-t is elérheti. A pálcikák alakja lehet szabályos egyenes vagy kissé görbült. A pálcikák két vége egyes baktériumfajoknál kihegyesedik, ilyenkor orsó alak jön létre (fusiform baktériumok), vagy egyik vége bunkószerűen megvastagodik (corynebacterium). A pálcika alakú baktériumok néha jellegzetes térbeli alakzatokat formálnak, hosszú láncokat képeznek, párhuzamosan egymás mellett helyeződnek (paliszád forma) vagy egy-egy pontjukon egymáshoz tapadva X, Y vagy a kínai írásjelekre emlékeztető alakokat formálnak.

A csavart, spirális alakú baktériumok általában 1–5 µm hosszúak, szélességük 0,5–1 µm, vannak azonban olyan fajok is, amelyek hosszúsága akár a 100 µm-t is meghaladhatja. A spirális alakú baktériumok, ha csak egy csavarulatuk van, vessző (comma), ha azonban több, S alakúak, vagy dugóhúzószerűen csavartak (spirillumok). A spirillumokhoz hasonló alakú, de azoktól eltérően nem merev, hanem hajlékony mikroorganizmusok a spirochaeták. A pathogen spirochaeták hossza általában 5–30 µm között változik, a saprophyta spirochaeták hossza azonban ennek többszörösét is eléri.

Bár a baktériumok nagysága és alakja az egyes fajokra vagy még inkább azok csoportjaira jellemző, az alakot és a nagyságot lényegesen befolyásolják a környezeti feltételek, így a tenyészet kora, a tenyésztésre használt táptalaj összetétele, a hőmérséklet stb. A fajra jellemző alakú és nagyságú baktériumok a fertőzött, beteg vagy elhullott állatok váladékaiban, szöveteiben, valamint a kóros anyagokból frissen, optimális viszonyok között kitenyésztett tenyészetekben láthatók. Idősebb, többször átoltott vagy kedvezőtlen feltételek között kifejlődött tenyészetekben gyakran jönnek létre a típusostól eltérő, széttöredezett, szemcsés, hólyag, bunkó vagy hosszú fonal alakú, elfajult degenerációs (involúciós) alakok.

A baktériumsejt szerkezete

A baktériumsejt több jellegzetes összetevőből épül fel (1., 2., 3., 4., 5., 6., 7. ábra). Ezek egy része, így a maganyag, a cytoplasma, a cytoplasmahártya és a sejtfal a baktérium léte szempontjából nélkülözhetetlen. Más alkotórészek viszont, így a burok, a csillók, a fimbriák és a spóra, csupán a baktériumok egyes csoportjaiban találhatók meg és legalábbis optimális tenyésztési viszonyok között, in vitro nem létfontosságúak. A baktériumok (és a kékeszöld algák) sejtszerkezete alapvetően különbözik az egy- vagy többsejtű eukaryota szervezetek sejtjeitől egyebek mellett abban, hogy nincs maghártyával körülvett magjuk, hiányzik belőlük az eukaryotákra jellemző sejtszervecskék többsége, sejtfalukban pedig, néhány faj kivételével, olyan speciális szerkezeti anyag (mukopeptid, peptidoglükán, murein) található, amely az eukaryota sejtekben nem fordul elő.

1. ábra - A baktériumsejt szerkezete. Osztódó Listeria monocytogenes. Az éppen lefűződő két sejtben a maganyag szétvált, az osztódás csaknem befejeződött, miközben a harmadik leánysejtben a maganyag szétválása éppen folyamatban van, a sejt lefűződése még épphogy csak megkezdődött. (A Freie Universität, Berlin, Állatorvosi Fakultása Elektronmikroszkópiai Laboratóriumának felvétele)

kepek/1abra.png


2. ábra - Osztódó Listeria monocytogenes, mindkét leánysejtben a cytoplasmamembránból betüremkedő nagyméretű mezoszóma (membrántest). A mezoszóma érintkezik a maganyaggal. (A Freie Universität, Berlin, Állatorvosi Fakultása Elektronmikroszkópiai Laboratóriumának felvétele)

kepek/2abra.png


3. ábra - Osztódó Staphylococcus aureus. Az újonnan képződött két sejtben az osztódás tovább folytatódik, jól látható a mezoszóma. A vastag sejtfalat kívülről burok veszi körül. (A Freie Universität, Berlin, Állatorvosi Fakultása Elektronmikroszkópiai Laboratóriumának felvétele)

kepek/3abra.png


4. ábra - Corynebacterium pseudotuberculosis. Középen a gombolyagszerűen feltekeredett DNS. (A Freie Universität, Berlin, Állatorvosi Fakultása Elektronmikroszkópiai Laboratóriumának felvétele)

kepek/4abra.png


5. ábra - Erysipelothrix rhusiopathiae. Hosszú, karcsú pálcika, vastag, a Gram-pozitívakra jellemző sejtfal. Jól látható a nukleáris állomány, a mezoszóma és a poliriboszómaszemcsék tömege. (A Freie Universität, Berlin, Állatorvosi Fakultása Elektronmikroszkópiai Laboratóriumának felvétele)

kepek/5abra.png


6. ábra - Actinomyces pyogenes. Az osztódó sejtet először egy vékony cytoplasmamembrán fűzi ketté. A membrán mindkét leánysejtben kapcsolatban van a kromoszómával. (A Freie Universität, Berlin, Állatorvosi Fakultása Elektronmikroszkópiai Laboratóriumának felvétele)

kepek/6abra.png


7. ábra - Osztódó Escherichia coli. A maganyag szétválása még folyamatban van, miközben a két sejt lefűződése is előrehaladt. A sejtfal vékony és rajta kívülről a lipopoliszacharid réteg (külső membrán). (A Freie Universität, Berlin, Állatorvosi Fakultása Elektronmikroszkópiai Laboratóriumának felvétele)

kepek/7abra.png


A nukleáris állomány

A baktériumok prokaryoták, membránnal körülvett magjuk nincs. A nukleáris állomány egyetlen, szabad véggel nem rendelkező, körkörös, gombolyagszerűen felcsavarodott dupla szálú, óriás DNS-molekula, amely rendszerint a sejttest közepén helyeződik, elektronmikroszkópos vizsgálattal jól felismerhető. A felcsavarodott DNS-fonalak tömegét nukleoidnak, baktériumgenomnak, baktériumkromoszómának nevezzük. A DNS-fonalak funkciójukat illetően megfelelnek az eukaryota sejtek DNS-ének, a genetikai információt tárolják. A DNS-fonal egy ponton, legalábbis időszakosan, kapcsolódik a cytoplasmamembránhoz. Valószínű, hogy ez a pont a baktérium hosszirányú növekedésének és a DNS-fonal megkettőződésének a kiindulópontja is. A DNS megkettőződését, amely a növekedő baktériumokban igen gyors és csaknem folyamatos, rendszerint megkésve követi a sejttest osztódása, így a baktériumsejtben, a növekedés stádiumától függően egyszerre 1–4, egyes fajokban azonban ennél is több maganyag található.

A cytoplasma

A baktériumok cytoplasmájának nincs finomabb belső szerkezete. A cytoplasma mintegy 80%-a víz. A cytoplasma tartalmazza a nukleáris állományt, a riboszómákat, fajonként változóan egyéb pl. polimetafoszfát- (metakrómás), poliszacharid-, és lipoidszemcséket stb., ezenkívül oldott állapotban nagyszámú enzimet, egyéb fehérjéket, ribonukleinsavakat és ásványi sókat.

A riboszómák 10–20 nm nagyságú, a cytoplasma fő tömegét adó szemcsék, amelyek kb. 40% fehérjét (polipeptidláncokat) és 60% RNS-t tartalmaznak. A riboszóma-RNS szimpla szálú, a bázisok közül adenint, guaniant, citozint, uracilt tartalmaz. A baktériumok riboszómái kisebbek, mint az eukaryota sejtekben található riboszómák, ülepedési sebességük 70 S. A baktériumsejt nyugalmi állapotában a riboszómák több alegységre disszociálódnak. A riboszómák egy része azonos mRNS-hez kapcsolódva poliriboszómákat képez. A riboszómák száma a baktériumokban folyó fehérjeszintézisnek megfelelően változik. Számuk a gyors növekedés időszakában a legnagyobb. A baktériumok cytoplasmájának bázikus festékek iránti affinitása zömmel a riboszómaszemcséknek köszönhető. A riboszómán folyik a fehérjeszintézis (transzláció).

A riboszómákon kívül a baktériumok egyes csoportjainak cytoplasmájában még egyéb, a riboszómáknál jóval nagyobb, speciális festési eljárásokkal kimutatható szemcsék is találhatók.A metakrómás (volutin-) szemcsék fonalas vagy ciklikus szerkezetű polimetafoszfátokból állnak, bázikus festékek iránt erős affinitásúak. Foszfáttartalékként szolgálnak a sejt anyagcsere-folyamataihoz. A cytoplasmában található poliszacharidszemcsék (pl. glükogén) valószínűen tartalék tápanyagok. Hasonló szerepe lehet pl. a mycobacteriumokban és a corynebacteriumokban található lipoidszemcséknek is.

A cytoplasmahártya

A baktériumok cytoplasmáját a cytoplasmamembrán határolja. Vastagsága 5–10 nm, a membrán szárazanyagának átlagosan mintegy 55–60%-a fehérje, 25%-a pedig lipoid, zömmel foszfolipid. A cytoplasmahártya a fő ozmotikus határfelület a baktériumsejt plazmája és környezete között. A víz, a krisztalloidok és a kis molekulatömegű tápanyagok egy része diffúzió és ozmózis útján jut be a baktériumsejtbe. A legtöbb molekula transzportját azonban specifikus szállító rendszerek, a membránon átnyúló kötőfehérjék és permeázok szabályozzák a baktériumsejt szükségleteinek megfelelően. A cytoplasmahártya igen gazdag enzimekben. Megtalálhatók benne, illetve a felületén a membrán átjárhatóságát szabályozó permeázok, a citrátciklus enzimjei, a citokróm enzimek, a sejtfal szintézisét végző enzimek stb. A cytoplasmahártya a baktériumok egy részénél a plazma felé helyenként zsákszerűen vagy kesztyűujjszerűen betüremkedik. Ezek a betüremkedéseka mezoszómák (membrántestek). A mezoszómák az aktív sejtműködés időszakában nagyobb felületet nyújtanak a megnövekedett enzimaktivitáshoz és valószínűleg részt vesznek a sejtosztódás folyamatának megindításában is.

A cytoplasmahártya önmagában nem képes ellenállni a baktériumsejtben uralkodó nyomásnak. Ha a baktériumok felületéről a sejtfalat lizozimmel vagy egyéb, a peptidoglükánt bontani képes enzimmel leoldjuk, vagy kialakulását penicillinnel megakadályozzuk, izotóniás vagy hipotóniás közegben a cytoplasmahártya fölreped és a baktériumsejt szétesik. Hipertóniás oldatban a sejtfaluktól megfosztott baktériumok zsugorodnak, legömbölyödnek s egy ideig életképesek maradnak. A Gram-pozitív baktériumokból előállított, sejtfal nélküli képleteket protoplasztoknak, a Gram-negatív baktériumokból nyert s a cytoplasmahártyán kívül még több-kevesebb lipoproteid-, lipopoliszacharid-komplexet is tartalmazó, legömbölyödött baktériumokat pedig szferoplasztoknak nevezzük. A protoplasztok (és szferoplasztok) hipertóniás tápoldatokban fenntarthatók, tömegük egy ideig növekszik, a sejtfal hiánya miatt azonban általában osztódásra képtelenek.

A protoplasztok azonban bizonyos körülmények között osztódni képesek. Ezek az L-formák (Lister nevéből). Spontán vagy indukálószerek (pl. lizozim, penicillin) hatására jönnek létre. A mikroszkópos képben – függetlenül attól, hogy eredetileg pálcika vagy gömb alakú baktériumokból származtak – polimorfok, rendszerint hosszú fonal alakúak. Mivel e fonalak igen vékonyak, áthaladhatnak a baktériumokat visszatartó szűrőkön (szűrhető baktériumok). Az L-formák kevésbé érzékenyek a környezet ozmotikus viszonyaira, mint a protoplasztok. Az L-formák alkalmanként visszaalakulhatnak eredeti baktériumformává.

A sejtfal

A sejtfal a cytoplasmát körülvevő merev, de bizonyos határokon belül tágulni is képes támasztóelem, amely megszabja a baktériumsejt alakját és lehetővé teszi, hogy a sejthártya ellenálljon a cytoplasmában uralkodó nagy ozmotikus nyomásnak. Vastagsága az egyes fajoktól függően 15–80 nm, a baktériumsejt tömegének mintegy 10–40%-át teszi ki. A sejtfal a bakteriológiában szokásos festési eljárásokkal nem vagy alig festődik meg. Jól feltüntethető azonban, ha a fixált kenetet csersavoldattal pácoljuk, majd ezután festjük. A csersavas kezelés ugyanis megakadályozza a festékoldat bejutását a sejtbe, és így csak a sejtfal festődik meg.

A baktériumok sejtfalának merevségét a hálószerűen felépülő peptidoglükán váz adja. A peptidoglükán váz egymással váltakozva kapcsolódó N-acetil-glükózamin- és N-acetil-muraminsav- (amely az N-acetil-glükózamin tejsavétere) molekulákból felépülő, hosszanti elrendeződésű poliszacharid fonalakból és az ezeket harántirányban összekötő peptid alegységekből és peptidhidakból áll. A peptid alegységek rendszerint 4–5 aminosav-molekulából állnak (esetenként azonban tri- vagy hexapeptidek) és a peptidoglükán váz muraminsav-molekuláinak tejsavéteréhez kapcsolódnak peptid kötéssel. A Gram-negatív baktériumok többségében, de a Gram-pozitív fajok egy részében is (pl. a Bacillus megateriumban, a Corynebacterium diphtheriaeben) a peptid alegységek közvetlenül kapcsolódnak egymáshoz (8. ábra).

8. ábra - Az Escherichia coli peptidoglükánjának szerkezete. Az egymással párhuzamosan futó heteroglükán-láncokat két azonos tetrapeptid alegység kapcsolja össze

kepek/8abra.png


A Gram-pozitív baktériumfajok többségében viszont a peptid alegységek nem közvetlenül, hanem peptidhidak segítségével kapcsolódnak egymáshoz (9. ábra).

9. ábra - A Staphylococcus aureus peptidoglükánjának a vázszerkezete. (M = N-acetil-muraminsav; G = N-acetil-glükózamin)

kepek/9abra.png


Az egyes baktériumfajok között a peptidoglükán váz aminocukor-molekuláinak a tekintetében alig van eltérés, jelentős különbségek vannak azonban a peptid alegységeket és peptidhidakat felépítő aminosavak milyenségében, számában és szekvenciájában. A peptid alegységekben a leggyakoribb a 8. ábrán szereplő aminosav-összetétel (pl. Escherichia coli és Bacillus subtilis fajokban), a diamino-pimelinsavat azonban gyakran lizin (pl. a Staphylococcus aureusban) vagy ornitin (pl. egyes Spirochaeta és Lactobacillus fajokban) helyettesíti. A peptidhidak aminosav-összetétele ugyancsak változatos (glicinből, alaninból, szerinből stb. álló rövid homo- vagy heteropeptidek).

Különbség van az egyes baktériumfajok között abban is, hogy míg pl. a Staphylococcus aureus törzsekben a peptidoglükán aminocukor fonalainak mindegyik muraminsav-molekulájához kapcsolódik peptid alegység, s ily módon a peptidoglükán vázat igen szilárddá tevő sok keresztirányú kötés alakul ki,addig az Escherichia coli baktériumok muraminsav-molekuláinak csak mintegy 30%-ához kapcsolódik peptid alegység, ezért a keresztkötések száma kevesebb, a sejtfal vázszerkezete lazább. Bár a peptidoglükán váz hálózatosan az egész sejt felületét összefogja, egy-egy poliszacharid lánc mindössze 10–65 diszacharid (N-acetil-glükózamin, N-acetil-muraminsav) egységet tartalmaz. A peptidoglükán vázat lipoproteid-molekulák rögzítik a cytoplasmamembránhoz.

A Gram-pozitív baktériumok sejtfalának a vázszerkezete 10–12 peptidoglükán fonalból áll, a Gram-negatív baktériumoké azonban valószínűleg csupán kettőből. A Gram-pozitív baktériumok többségében a peptidoglükán vázszerkezet hézagait és felületét teichosavak borítják. A teichosavak polialkoholokból, ribitol- vagy glicerinfoszfátból (10. ábra) álló polimerek, amelyekbe rendszerint alanin és baktériumfajonként vagy -csoportonként eltérő összetételű és számú cukormolekulák (esetenként diszacharidok vagy oligoszacharidok) kapcsolódnak. Egyes Gram-pozitív baktériumokban (pl. a Bacillus subtilisben, a Micrococcus luteusban) a teichosavakat cukroknak uronsavakkal alkotott komplexei helyettesítik. A teichosavak és a hozzájuk kapcsolódó cukormolekulák képezik a Gram-pozitív baktériumok sejtfalantigénjeit (hapténjeit). A poliszacharidok mellett egyes Gram-pozitív baktériumok sejtfalában (pl. Streptococcus és egyes Staphylococcus fajokban) találhatók még fehérjeantigének is. A mycobacteriumok sejtfala pedig hosszú szénláncú zsírsavak (mikolsavak) formájában jelentős mennyiségű lipoidot és viaszanyagokat is tartalmaz. A Gram-pozitív baktériumok teichosavakkal borított peptidoglükán váza porózus, így a viszonylag nagy molekulájú anyagok számára is könnyen átjárható. Ezért a Gram-pozitív baktériumok igen érzékenyek a nyálban, a könnyben, a vérsavóban és a szövetnedvekben előforduló lizozim iránt. A lizozim hasítja a peptidoglükán váz két aminocukor-komponense között kialakult kötéseket, ezért a fonalas szerkezet szétesik, a baktériumok elvesztik sejtfalukat, legömbölyödnek.

10. ábra - Glicerin teichosav. Ala = alanin, R = hidrogén, glükóz, aminocukrok stb.

kepek/10abra.png


A Gram-negatív baktériumok sejtfalának peptidoglükán vázszerkezetét kívülről lipoproteid-lipopoliszacharid- (LPS-)komplexek borítják. E két réteget együtt külső membránnak is nevezik. A lipoproteid-lipopoliszacharid komplexek teszik ki a sejtfal tömegének 80–90%-át. A lipoproteid-molekulák közvetlenül kapcsolódnak a peptidoglükán vázhoz. Ezt fedi a LPS-réteg oly módon, hogy a molekulák poliszacharid része felületesen helyeződik. A Gram-negatív baktériumok LPS-e citotoxikus és egyúttal antigén hatású. Az LPS-komplex a Gram-negatív baktériumok endotoxinja és O-antigénje. A toxicitásért az LPS foszfolipidje (lipid-A), az antigenitásért pedig a poliszacharid komplex a felelős. A lipid-A zsírsavkomponensei valamennyi enterobacteriumban nagyon hasonlóak, de lényegesen különböznek ettől más Gram-negatív baktériumok foszfolipidjének zsírsavösszetevői.

Az LPS-komplex poliszacharidja is két részre bontható, mégpedig a lipid-A-hoz kapcsolódó magra (core) és a típus (O-) specifikus oldalláncokra (11. ábra). Ez utóbbiak a Gram-negatív baktériumok O-antigénjei. A mag mindössze néhányféle cukormolekulából épül fel, és ez képviseli az R telepküllemű Gram-negatív baktériumok sejtfalantigénjeit. A mag cukorösszetétele alapján az eddig e tekintetben legjobban megismert Salmonella nemzetség baktériumai mindössze öt csoportba sorolhatók. A maghoz kapcsolódnak az O-specifikus oldalláncok, amelyek 3–5 egyszerű cukorból álló, ismétlődő egységekből épülnek fel. Egy-egy O-specifikus oldallánc akár 25–30 ismétlődő, lineáris triszacharidot vagy elágazó tetra-, illetve pentaszacharidot tartalmazhat. Az oldalláncok hossza és cukorösszetétele igen változatos, gyakran olyan cukormolekulák is előfordulnak bennük, amelyek a természetben másutt nem találhatók meg. A Gram-negatív baktériumok O-antigénjeinek specificitását az LPS-komplex perifériásan helyeződő cukormolekuláinak milyensége, szekvenciája és térbeli helyzete szabja meg. Az O-specifikus oldalláncok cukormolekulái, a Gram-negatív S teleptípusú baktériumokat hidrofillé teszik, ezért az ilyen baktériumokból stabil szuszpenziók készíthetők. Az O-specifikus oldalláncok részleges vagy teljes elvesztése együtt jár az O-antigenitás elvesztésével, és rendszerint maga után vonja a baktériumok telepküllemének megváltozását is (S→R mutáció).

11. ábra - A Salmonella typhimurium lipopoliszacharidjának szerkezete.KDO = keto-dezoxi-oktánsav, Hep = glicero-mannoheptóz, Glü = glükóz, Gal = galaktóz, P = foszfát

kepek/11abra.png


A peptidoglükán vázhoz kapcsolódó lipoproteid- és LPS-komplexek a Gram-negatív baktériumok sejtfalát tömörré, a nagyobb molekulák számára átjárhatatlanná teszik. A sejtfal tömörségének a kialakulásában kationok, főleg kalciumionok is, szerepet játszanak. A tömörség miatt a Gram-negatív baktériumok nem vagy csak alig érzékenyek a lizozim és a penicillin iránt. Érzékennyé tehetők azonban, ha a sejtfal átjárhatóságát híg lúgokkal vagy kationkötő szerekkel fokozzuk.

A sejtfal a baktériumok növekedése során a cytoplasmamembránon levő lítikus enzimek hatására egy vagy több ponton felnyílik. A cytoplasmában szintetizálódott N-acetil-muraminsav-pentapeptid-molekulák, uridin-difoszfáthoz kötődve aktiválódnak, majd N-acetil-glükózamin-molekulával kapcsolódva, a cytoplasmamembránhoz kötött hordozólipid segítségével kerülnek a sejtfalba, ahol beépülnek a peptidoglükán vázba.

A baktériumok sejtfalában, továbbá az ahhoz kapcsolódó felületi rétegekben levő fehérje és poliszacharid-antigének vizsgálhatók különféle szerológiai próbákkal, pl. a Gram-pozitív baktériumfajok jelentős részét a sejtfalban található haptének precipitációs próbával való vizsgálata alapján soroljuk szerocsoportokba, míg a Gram-negatív fajok felületi LPS-antigénjeik alapján, agglutinációs próbával oszthatók O-szerocsoportokba. A sejtfal- és a különböző felületi antigének speciális preparálási eljárásokkal kinyerhetők, különféle elektroforetikus módszerekkel, pl. keresztimmun-elektroforézisessel, poliakrilamidgél-elektroforézissel nagyságuk, molekulatömegük, immunoblot eljárással pedig immunológiai specificitásuk is meghatározható. Mindezek a vizsgálatok értékes adatokat szolgáltatnak az egyes baktériumfajok rendszertani besorolásához, rokonsági fokuk és kórtani szempontból is fontos antigénjeik megismeréséhez.

A baktériumok burokanyagai

A baktériumok egy része burkot (tokot) termel. A burok laza szerkezetű, éles határ nélküli, nyálkaszerű vagy tömörebb, többé-kevésbé jól körülhatárolt anyag. A buroktermelő képesség genetikai adottság, a fenotípusban való megjelenése azonban függ a tenyésztés körülményeitől és a rendelkezésre álló tápanyagok milyenségétől. A burokanyagok kémiai összetétele fajonként, baktériumcsoportonként igen változatos, rendszerint poliszacharidok vagy ritkán tisztán polipeptidek. A burokanyagok többsége antigénhatású. A burokanyagok jelenlétét gyakran felhasználjuk a pathogen baktériumok szerológiai csoportosítására. A baktériumok burokanyagai legegyszerűbben tus- vagy nigrozinfestéssel vizsgálhatók. A vizsgálandó baktériumszuszpenzió egy cseppjéhez kevés finom szemcséjű tust vagy nigrozint keverünk, tárgylemezen vékony rétegben széthúzzuk, majd szárítás után mikroszkópban vizsgáljuk. A tus vagy nigrozin miatt sötét környezetben jól láthatók a fénylő baktériumok és a körülöttük levő burok (negatív festés). A burok megfestésére igénybe vehetők speciális festési eljárások is.

A pathogen buroktermelő baktériumok az állati testből rendszerint burkos formában tenyészthetők ki. A buroktermelő képesség egyes fajokban összefügg a kórokozó képességgel. A buroktermelő képesség elvesztése gyakran együtt jár a baktériumtelep küllemének megváltozásával (S→R mutáció). A burok- vagy toktermelés előfordul saprophyta baktériumfajokban is. A saprophyta aerob spórás baktériumfajok egy része pl. glutaminsavból álló polipeptidburkot,a Leuconostoc mesenteroides pedig glükóztartalmú táptalajon dextránból álló burkot képez.

A baktériumok csillói

A baktériumok egy része aktív mozgásra képes, amely a fajok túlnyomó többségében csillók (flagellumok) segítségével történik. A csillók igen vékony, a baktériumtestnél sokszorta hosszabb, hullámos lefutású, fonal alakú képletek (12. ábra), amelyek a cytoplasmamembránból indulnak ki és a Gram-negatív baktériumokban két pár gyűrű alakú lemezkével (bazális test) részben a cytoplasmamembránhoz, részben pedig a sejtfalhoz vannak rögzítve. A Gram-pozitív baktériumok csillói egyetlen lemezkepárral vannak rögzítve a cytoplasmamembránhoz. A csillók gyors rotációs mozgása eredményezi a baktériumtest elmozdulását. A csillók vékonyságuk miatt közönséges fénymikroszkópban csupán előzetes fémgőzölés vagy speciális pácolási és festési eljárások együttes alkalmazásával tehetők láthatóvá.

12. ábra - Csillós Escherichia coli baktérium. (45 000 ×, az Országos Állategészségügyi Intézet felvétele)

kepek/12abra.png


A csillók elhelyeződése és száma jellemző az egyes fajokra vagy a fajok csoportjaira. Azokat a baktériumokat, amelyeknek csak egy csillójuk van monotrich, a mindkét végén egy-egy csillós baktériumokat amfitrich, a körülcsillósokat pedig peritrich baktériumoknak nevezzük. A lofotrich baktériumoknak a baktériumtest egyik vagy mindkét végén ecsetszerűen elhelyezkedő csillóik vannak.

A csillók összehúzódásra képes, helikális szerkezetű fehérjékből (flagellinekből) épülnek fel. A csillófehérjék immunológiai fajlagossága lehetővé teszi egyes baktériumfajok osztályozását a csillóantigének alapján. A csillófehérjék felépítését több gén kódolja. Az e gének szerkezetében végbemenő változások a csillóantigének megváltozásával, esetleg a csillók elvesztésével járnak.

A csillófestési eljárások nehézkessége miatt a csillók jelenlétére rendszerint a baktériumok mozgásából következtethetünk. A mozgás vizsgálható mikroszkópban függőcsepp készítményben, fedőlemezzel lezárt natív kenetben vagy különféle félfolyékony táptalajokban végzett tenyésztéssel. A csillós baktériumok egy része, pl.a Proteus vulgaris, a szilárd táptalajok felületén élénken rajzik.

A fimbriák (pilusok)

Számos, főleg Gram-negatív baktériumfaj felületén találhatók igen vékony, csak elektronmikroszkóppal látható, a baktériumtestnél rövidebb, szőrszerű vagy annál sokszorta hosszabb, a baktériumtestről hajfonatszerűen lelógó fonalak, fimbriák vagy pilusok.

Az eddig megismert fimbriák két csoportra oszthatók. A közönséges fimbriák vékony, a baktériumtestnél rendszerint rövidebb proteincsövecskék, peritrich vagy poláris helyeződésűek (13. ábra). Biológiai szerepük csak részben ismert, növelik a baktérium felületét, elősegítve ezzel az anyagforgalmat, a légzést, a membránokhoz kötött folyamatokat, másrészt pedig tapadási (adhéziós) képességet kölcsönöznek a baktériumoknak. A fimbriákkal ellátott baktériumok agglutinálják a legkülönfélébb állatfajok vörösvérsejtjeit, erős a tapadóképességük az állati és növényi sejtekhez. Adhezív sajátságuknál fogva (pl. az emésztőcső, a légutak stb. hámsejtjeihez való tapadás miatt) a pathogen baktériumok egy részénél virulenciafaktorként szerepelnek.

13. ábra - Fimbriák Escherichia coli baktériumok felületén (175 000 ×)

kepek/13abra.png


A közönséges fimbriák finomabb morfológiájuk, számuk, a sejt felületén való elhelyezkedésük, adhezív sajátságaik, továbbá antigénspecificitásuk alapján több csoportba sorolhatók. Leggyakoribb az 1-es típusú fimbriák előfordulása a különféle enterobacteriumok felületén.

A fertilitási (F) fimbriák hasonló szerkezetűek, mint a közönséges fimbriák, azoknál azonban hosszabbak, számuk egy-egy baktériumsejten rendszerint nem több mint 1–10. Képződésüket extrakromoszomális genetikai elemek, plazmidok kódolják. Ezek a fimbriák szerepet játszanak a baktériumok konjugációjában és az ezt követő DNS-átvitelben.

A baktériumok spórái

A spórák a baktériumsejtben képződő kerek vagy ovális képletek (endospóra). A spóraképzés csupán néhány baktériumcsoport sajátsága. Bár a spóraképzés az adott faj genetikai sajátsága, a spórásodás csupán akkor indul meg, amikor a környezet a baktériumfaj szaporodása szempontjából kedvezőtlenné válik (tápanyagok hiánya, anyagcseretermékek felszaporodása, beszáradás stb.). A megindult spórásodás a baktérium kedvező tápoldatba helyezésével megállítható. A spórásodás lehetővé teszi a baktériumok életben maradását kedvezőtlen környezeti feltételek között is. A spóraképződés a baktérium maganyagának és a cytoplasma egy részének (az RNS-nek és kevés fehérjének) a tömörülésével indul meg. A maganyagot és a körülötte levő cytoplasmát a betüremkedő cytoplasmahártya lefűzi a baktériumsejt többi részéről, ezzel kialakula spóraprotoplaszt (prespóra). A spóraprotoplaszt membránja kétrétegű, egy belső és egy külső részből áll. A két membrán között képződik a vékony sejtfalréteg és egy vastag, ugyancsak peptidoglükánból álló cortex. Ezt követi a külső membránon a spóraköpeny kialakulása. A spóraköpeny diszulfidhidakkal összekötött többrétegű (kitinszerű) fehérje (14. ábra). Egyes fajokban a spóraköpenyt még egy vékony lipoprotein hártya is borítja. A spóra a baktériumtest maradékának az autolízisével válik szabaddá. Az érett spórák semmilyen anyagcsere-folyamatot sem mutatnak.

14. ábra - Clostridium tetani spóraszerkezete (106 000 ×, az Országos Állategészségügyi Intézet felvétele)

kepek/14abra.png


A spóratok cortexének felépítése hasonlít a sejtfal peptidoglükánjához, de eltérők lehetnek a peptidoglükánba kapcsolódó peptid alegységek és egyéb szubsztituensek, ezért antigenitás szempontjából a spóra jelentősen különbözhet ugyanazon faj vegetatív egyedeitől. A spóraképzés csak bizonyos feltételek között következik be. A Bacillus anthracis levegőn, a Clostridium fajok viszont anaerob viszonyok között, egyes fajok nehezen, mások könnyebben spórásodnak. A spórásodás folyamatátszámos gén szabályozza, amelyek a kromoszómán szétszórtan (valószínűleg 40–50 lókuszon) helyezkednek el. Az egyik vagy másik gént érintő mutáció a spórásodást különböző szakaszokban állítja meg.

A spórák a festékeket nehezen veszik fel, ezért a szokásos módon festett készítményekben a spórák színtelen, kerekded képleteknek látszanak, speciális festési eljárásokkal azonban megfesthetők. A spórák alakja és helyeződése jellemző az egyes baktériumcsoportokra. A spóra helyeződhet a baktériumsejt közepén vagy excentrikusan. Ha a spóra vastagabb, mint a baktériumsejt, a spórás baktérium orsó alakúvá válik (clostridium), ha az ilyen spóra poláris helyeződésű, dobverő vagy teniszütő alak (plectridium) jön létre.

Kedvező környezeti körülmények közé kerülve a spórák kicsíráznak, vegetatív baktériumokká válnak. A spórák kicsírázása is több szakaszban megy végbe. A spórás baktériumok egy része megfelelő táptalajokba helyezve közvetlenül vegetatív alakká válik és szaporodik, más fajok spórái azonban csak akkor csíráznak ki, ha előzőleg valamilyen módon (pl. 10 percig 80 °C-on való hőkezeléssel, alacsony pH-n való tartással, redukálószerekkel kezelve stb.) aktiváljuk őket. Aktiválásnak tekinthető a spórák korosodása (érése) is. Az aktiválás valószínűen felszakítja a spóraköpeny diszulfidhídjait, ezáltal kedvezővé teszi a permeabilitási viszonyokat a kicsírázáshoz. Az aktiválást felhasználjuk egyes pathogen clostridiumok kitenyésztésekor.

A spórák víztartalma igen kicsi, rendszerint nem több mint 20%. Kis víztartalmuk és a spórát körülvevő vastag tok miatt a beszáradással, hővel, sugárzásokkal és kémiai szerekkel szembeni ellenálló képességük lényegesen nagyobb, mint a vegetatív baktériumsejteké. A spórák többsége néhány perces forralást is elvisel, egyes clostridiumspórák azonban akár több órás forralás után is életképesek maradnak.