Otwarty portal wiedzy akademickiej dla kandydatów, studentów, absolwentów oraz wykładowców uczelni wyższych.

OTWARTE ZASOBY EDUKACYJNE:

Wydziały Biotechnologii

Oceny Państwowej Komisji Akredytacyjnej

  • Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie
    Wydział Matematyczno - Przyrodniczy
    Ocena: pozytywna
  • Akademia Rolnicza im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu
    Wydział Rolniczy
    Ocena: pozytywna
  • Akademia Rolnicza im. Hugona Kołłątaja w Krakowie
    Międzywydziałowe Studium Biotechnologii
    Ocena: pozytywna
  • Akademia Rolnicza w Lublinie
    Wydział Nauk o Żywności i Biotechnologii
    Ocena: pozytywna
  • Collegim Medicum UMK im. Ludwika Rydygiera w Bydgoszczy
    Wydział Lekarski
    Ocena: pozytywna
  • Politechnika Gdańska
    Wydział Chemiczny
    Ocena: pozytywna
  • Politechnika Łódzka
    Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności
    Ocena: pozytywna
  • Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza
    Wydział Chemiczny
    Ocena: brak danych
  • Politechnika Śląska w Gliwicach
    Wydział Chemiczny
    Ocena: brak danych
  • Politechnika Warszawska
    Międzywydziałowe Centrum Biotechnologii
    Ocena: pozytywna
  • Politechnika Wrocławska
    Wydział Chemiczny
    Ocena: pozytywna
  • Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
    Międzywydziałowe Studium Biotechnologii
    Ocena: pozytywna
  • Śląska Akademia Medyczna w Katowicach
    Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej w Sosnowcu
    Ocena: brak danych
  • Uniwersytet Gdański
    Międzyuczelniany Wydział Biotechnologii UG i AMG
    Ocena: pozytywna
  • Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu
    Wydział Biologii
    Ocena: pozytywna
  • Uniwersytet Jagielloński w Krakowie
    Wydział Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii
    Ocena: pozytywna
  • Uniwersytet Kazimierza Wielkiego w Bydgoszczy
    Instytut Biologii i Ochrony Środowiska
    Ocena: brak danych
  • Uniwersytet Łódzki
    Wydział Biologii i Ochrony Środowiska
    Ocena: brak danych
  • Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie
    Wydział Biologii i Nauk o Ziemi
    Ocena: pozytywna
  • Uniwersytet Medyczny im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu
    Wydział Lekarski II
    Ocena: brak danych
  • Uniwersytet Medyczny w Łodzi
    Wydział Nauk Biomedycznych i Kształcenia Podyplomowego
    Ocena: brak danych
  • Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu
    Wydział Biologii i Nauk o Ziemi
    Ocena: pozytywna
  • Uniwersytet Opolski
    Wydział Przyrodniczo - Techniczny
    Ocena: brak danych
  • Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu
    Wydział Nauk o Żywności
    Ocena: brak danych
  • Uniwersytet Rzeszowski
    Zamiejscowy Wydział Biotechnologii
    Ocena: brak danych
  • Uniwersytet Szczeciński
    Wydział Nauk Przyrodniczych
    Ocena: pozytywna
  • Uniwersytet Śląski w Katowicach
    Wydział Biologii i Ochrony Środowiska
    Ocena: brak danych
  • Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy
    Wydział Rolniczy
    Ocena: pozytywna
  • Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
    Wydział Biologii
    Ocena: pozytywna
  • Uniwersytet Warszawski
    Wydział Biologii
    Ocena: pozytywna
  • Uniwersytet Wrocławski
    Wydział Nauk Przyrodniczych
    Ocena: pozytywna

Pseudomonas aeruginosa – bakteria o dwóch twarzach

Anna Pobucewicz
Akademia Rolnicza w Szczecinie
23.04.2008
Pałeczki te można wykorzystać do rozkładu związków ropopochodnych, co w ostatnich latach jest jednym z najpoważniejszych problemów ekologicznych...

Pałeczki z rodzaju Pseudomonas należą do rodziny Pseudomonadaceae. Zaszeregowano tu 245 gatunków, z czego scharakteryzowano tylko 29. Są tlenowymi, Gram-ujemnymi pa-łeczkami, które nie tworzą otoczek i przetrwalników. Prawie połowa gatunków z rodzaju Pseudomonas wytwarza barwniki fenazynowe, fluoryzujące i niefluoryzujące, dyfundujące do podłoża oraz barwniki karotenoidowe, które do podłoża nie dyfundują. Są to barwniki o kolo-rze zielonym, niebieskim, brązowym, czerwonym, łososiowym, żółtym i fioletowym. Różne szczepy i gatunki z rodzaju Pseudomonas wydzielają także kwas fenazyno-1-karboksylowy, oksychlorafinę i jodyninę, które mogą być wydzielane razem lub oddzielnie.

Drobnoustroje te rosną w szerokim zakresie temperatur 4-43oC oraz w warunkach pH obojętnego lub zasadowego (7,0-8,5), przy czym temperatura optymalna do wzrostu to 30oC przy pH 7,0. Pałeczki z rodzaju Pseudomonas są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie. Występują w glebie, wodzie, ściekach i w powietrzu. Niektóre gatunki są chorobotwórcze dla roślin i zwierząt i właśnie wśród nich na pierwszy plan wysuwają się pałeczki Pseudomonas aeruginosa, które mają już ugruntowaną pozycję ze względu na chorobotwórczość dla czło-wieka.

Pałeczki Pseudomonas aeruginosa, zwane pałeczkami ropy błękitnej, posiadają jedną rzęskę umiejscowioną biegunowo. Wytwarzają niebieskozieloną piocyjaninę, czyli 1-hydroksy-5-metylofenazynę, która wykazuje właściwości antybiotyczne oraz rozpuszczalną w wodzie fluoresceinę wykazującą fluorescencję w świetle nadfioletowym, która działa jak siderofor, czyli jest wydzielana do podłoża, gdy brakuje w nim żelaza. Bierze ona udział w wiązaniu i transporcie żelaza do komórek. Żółtozielone fluoryzujące siderofory Pseudomonas putida i Pseudomonas aeruginosa to piowerdyny (tzw. pseudobaktaktyny). Są to chromopeptydy zbudowane z łańcucha peptydowego złożonego z 6-10 aminokwasów i chromoforu, którym jest diaminodihydroksychinolina. Mogą także wytwarzać czerwoną piorubrynę i brązową melaninę. Zdolność do wytwarzania określonego barwnika jest cechą gatunkową, i tak na przykład Pseudomonas fluorescens wytwarza tylko piowerdynę co pozwala na identyfikację drobnoustroju już na tym etapie. Wydzielają charakterystyczny zapach jaśminu, właściwy dla trietyloaminy. Na podłożach zwykłych rosną w postaci dużych, brązowo-żółtych, błyszczących kolonii a otoczenie kolonii ma zwykle kolor zielononiebieski lub zielonożółty.

Pałeczki Pseudomonas aeruginosa są oksydazo-dodatnie. Upłynniają żelatynę, nie fer-mentują glukozy, nie wytwarzają indolu i β-galaktozydazy, mają zdolność asymilacji gluko-zy, posiadają aktywność proteazy i właściwości hemolityczne na podłożu z krwią. Powodują ciężkie powikłania oparzeń i powikłania pooperacyjne oraz zakażenia ran. Ponadto na tle Pseudomonas aeruginosa rozwijają się zakażenia układu oddechowego, zakażenia dróg mo-czowych, zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, zapalenie ucha środkowego i zatok, zapa-lenie kości i szpiku kostnego, zapalenie wsierdzia i osierdzia, zakażenia oczu, zakażenia ośrodkowego układu nerwowego, zakażenia skóry, zakażenia płodów i noworodków oraz zatrucia pokarmowe, w następstwie zanieczyszczenia żywności, głównie mleka i jego prze-tworów.

Chorobotwórczość pałeczek ropy błękitnej jest związana z szeregiem metabolitów przez nie wytwarzanych. Należą do nich: egzotoksyna A, enterotoksyna, endotoksyna (lipopolisa-charyd - LPS), hemolizyny, leukocydyna, enzymy proteolityczne i zewnątrzkomórkowy śluz. W patogenezie zakażeń tymi pałeczkami dużą rolę odgrywa też piocyjanina, która ze względu na swoje antybiotyczne właściwości hamuje wzrost innych drobnoustrojów, ułatwiając jedno-cześnie pałeczkom Pseudomonas kolonizację osłabionego immunologicznie organizmu.

Pałeczki Pseudomonas aeruginosa mogą także wytwarzać poza piocyjaniną inne sub-stancje o charakterze antybiotyków. Są to substancje zwane związkami „pio” lub pseudanami, których prekursorami są kwasy tłuszczowe. Aktywne przeciwko bakteriom Gram-dodatnim i niektórym bakteriom Gram-ujemnym. Innym związkiem tłuszczowym o właściwościach an-tybiotycznych jest kwas piolipinowy, aktywny wobec Mycobacterium tuberculosis. Ponadto inne gatunki z rodzaju Pseudomonas wytwarzają pirolonitrynę, działającą na dermatofityczne grzyby z rodzaju Trichophyton oraz kwas pseudomonowy - aktywny głównie przeciw bakte-riom Gram-dodatnim.

Należy także zauważyć, że leczenie zakażeń na tle Pseudomonas aeruginosa jest trudne, gdyż są one oporne na liczne antybiotyki stosowane w terapii antybakteryjnej i tak drobnoustroje te są wrażliwe in vitro na imipenem, piperacylinę, polimiksyny i częściowo na gentamycynę, neomycynę i karbenicylinę. Lekooporne szczepy Pseudomonas aeruginosa powstają na drodze mutacji i przenoszenia materiału genetycznego. Geny odpowiedzialne za oporność na leki występują w chromosomie i cytoplazmie bakterii. Oporność ta jest głównie determinowana przez czynnik plazmidowy R, przekazywany zarówno w obrębie rodzaju Pseudomonas, jak i innych gatunków, rodzajów i rodzin bakteryjnych.

Ważną informacją na temat pałeczek Pseudomonas aeruginosa jest to, że nie są one wrażliwe na stosowane powszechnie środki dezynfekcyjne. Co więcej, mogą je wykorzystywać jako źródło węgla i energii do budowy własnych komórek. Niektórzy autorzy twierdzą, że oporność na środki dezynfekcyjne determinuje wyższą zjadliwość. Do czynników fizycznych działających letalnie na pałeczki ropy błękitnej należą niskie pH oraz wysuszanie.

Czynniki genetyczne jakimi są plazmidy mogą stanowić podstawę informacji o rozkła-dzie i wykorzystaniu jako źródła węgla i energii takich związków organicznych jak: węglo-wodory nasycone, naftalen, ksyleny, tolueny, salicylany, kamfora, nikotyna i nikotyniany. Mogą warunkować poza opornością na antybiotyki i inne leki także oporność na sole metali ciężkich. Mogą też warunkować wytwarzanie toksyn i umożliwiać przekazywania informacji genetycznej zawartej w chromosomie bakterii przez koniugację.

Bakterie z rodzaju Pseudomonas występując w glebie jako flora autochtoniczna zdolne są do rozkładu środków grzybobójczych (fungicydów), chwastobójczych (herbicydów) i owadobójczych (insektycydów) w niej występujących. Drobnoustroje te mogą także rozkładać związki siarki przez ich mineralizację. Zużywają one część siarki na własne potrzeby, a część pozostawiają w środowisku w postaci siarkowodoru, siarczanów i siarczynów.

Pomimo niekwestionowanego chorobotwórczego charakteru tych drobnoustrojów, coraz częściej dostrzega się i docenia ich drugą, pozytywną twarz. Pałeczki te można wykorzystać do rozkładu związków ropopochodnych, co w ostatnich latach jest jednym z najpoważniejszych problemów ekologicznych. Substancje te powodują coraz częstsze skażenie otwartych zbiorników wodnych, wód gruntowych i ziemi uprawnej oraz mogą powodować poważne następstwa wynikające z silnie toksycznego i kancerogennego ich charakteru. Biodegradacja, czyli naturalny proces, w wyniku którego bakterie przerabiają substancje ropopochodne na CO2, wodę i inne proste mieszaniny nie oddziaływujące na środowisko, może zachodzić w warunkach tlenowych (szybciej) i beztlenowych (wolniej). Stopień degradacji węglowodorów przez te bakterie zależy od ich indywidualnych właściwości oraz od warunków środowiskowych. Rozkład tych substancji zachodzi przy udziale enzymów należących do oksygenaz, dehydrogenaz i hydrolaz. Ponadto ich zewnętrzna błona ma charakter hydrofilowy, a większość substancji ropopochodnych jest hydrofobowa. Jednakże komórki Pseudomonas aeruginosa nie mają bezpośredniego kontaktu z tymi substancjami, a zamiast tego mogą użyć biofilmu do transportu substancji ropopochodnych przez błonę. Mogą one degradować niektóre ze składników ropy naftowej, jak na przykład n-alkany. Jednak nie wszystkie szczepy Pseudomonas aeruginosa są zdolne do degradacji ropy z optymalną wydajnością. Takimi bakteriami są te, które rosną bez dodatku glukozy i mogą modyfikować cząsteczki LPS w celu zapewnienia większej hydrofobowości środowiska dla składników ropy naftowej. Biodegradacyjną aktywność szczepów Pseudomonas aeruginosa w niskich temperaturach można wzmocnić przez dodatek biopreparatów, czyli mieszaniny naturalnie występujących bakterii i enzymów używanych do bioremediacji węglowodorów. Pałeczki te występując w zaolejonej glebie uczestniczą w tworzeniu humusu. Przeprowadzono liczne badania, które pozwoliły stwierdzić, że drobnoustroje te wykazują szybki i obfity wzrost w obecności ropy naftowej oraz wysoką tolerancję na rosnące stężenie substratu i tak dziewięciodniowa hodowla w obecności 6% oleju napędowego kończy się zużyciem substratu w ilości 60-90%. Powyższe dane pozwalają stwierdzić, iż te groźne dla życia i zdrowia człowieka drobnoustroje bakteryjne, mogą znaleźć szerokie zastosowanie, np. w ochronie środowiska. Czyż nie jest to idealny obiekt do pracy dla biotechnologa?

Piśmiennictwo:

1.Bieszkiewicz E., Mycielski R., Boszczyk-Maleszak H., Wyszkowska B.: Biodegradacja frakcji olejowej ścieków petrochemicznych przez bakterie izolowane z zaolejonej gleby. Biotech. 1 (36), 70-77, 1997.

2.Dzierżanowska D.: Niektóre toksyny Pseudomonas aeruginosa. Postępy Mikrob., XVII (1), 81-93, 1978.

3.Galas E., Kwapisz E., Tarabosz-Szymańska K., Krystynowicz A., Antczak T., Oryńska A.,: Charakterystyka wybranych szczepów bakterii degradujących węglowodory ropy naf-towej.Biotech. 1 (36), 145-157, 1997.

4.Gołębiowska J.: Mikrobiologia Rolnicza. Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne, Warszawa 1986, s. 127-200.

5.Jabłoński L.: Podstawy Mikrobiologii Lekarskiej. Państwowy Zakład Wydawnictw Le-karskich, Warszawa 1986, s. 268-272.

6.Kędzia W. B.: Pałeczki Pseudomonas - właściwości, zakażenia, profilaktyka. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1982, 56-61, 63-72, 124-147.

7.Kovacevic I.: http://www.rpi.edu/~kovaci/paeruginosa/biotechnology.html.

8.Kunicki-Goldfinger W. J. H.: Życie bakterii. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, War-szawa 1982, S. 440-446.

9.Małachowska-Jutusz A., Mrozowska J., Kozielska M., Mikach K.: Aktywność enzyma-tyczna w glebie skażonej związkami ropopochodnymi w procesie jej detoksykacji. Bio-tech. 1 (36), 79-91, 1997.

10.Schlegel H. G.: Mikrobiologia ogólna. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1996, s. 522-535.

11.Zaremba M. L., Borowski J.: Mikrobiologia lekarska. Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich, Warszawa 1997, s. 216-217.

Anna Pobucewicz – studentka IV Roku Biotechnologia

Katedra Immunologii i Mikrobiologii

Pracownia Mikrobiologii Molekularnej


Link do http://www.wwsi.edu.pl/