סיכום השיעור הקודם
- דופן חיידקים: הבדלים בין גרם חיובי וגרם שלילי
- חיידקים חסרי דופן (Mycoplasma) - חייבים סביבה איזוטונית (תמיסה בה ריכוז המומסים שווה לריכוזם בתמיסה אחרת)
- חשיבות הזיהוי הנכון לטיפול אנטיביוטי
מבנה הדופן (Peptidoglycan)
מרכיבים כימיים
- שני סוכרים עיקריים:
- NAG (N-acetylglucosamine) - נגזרת גלוקוז עם קבוצה אמינית בפחמן 2
- NAM (N-acetylmuramic acid) - דומה ל-NAG עם קבוצת לקטיל בפחמן 3
- קשר גליקוזידי בין הסוכרים: NAG-NAM-NAG-NAM…
- חומצות אמינו: פפטיד קצר (בדרך כלל 4 שרשראות) הקשור לקבוצת הקרבוקסיל
- קשרים צולבים (cross linkages) בין שרשראות החומצות האמינו יוצרים מבנה של סריג
הקשרים הצולבים נוצרים בדר”כ בין האלאנין הקיצוני בשרשרת פפטידית אחת לבין הקבוצה האמינית החופשית שבחומצה דיאמינית בעמדה 3 של שרשרת פפטידית אחרת.
הקשרים הצולבים בנויים מ 1- 6 שיירים של החומצה האמינית גליצין. מה שיוצר מעין גשר ארוך בין הפפטידים.
מבנה זה יוצר מארג קשיח- מקרומולקולה ענקית המקיפה את הממברנה הציטופלזמטית ויוצרת “משקל נגד” העומד בפני לחץ הטורגור התוך תאי
הבדלים בין גרם חיובי וגרם שלילי
גרם שלילי
- Peptidoglycan: 5-10% מהמשקל היבש
- שכבה דקה (2-1 מולקולות)
- קשרים צולבים פחות מפותחים
- ממברנה חיצונית נוספת
- חלל פריפלזמי בין הממברנות
גרם חיובי
- Peptidoglycan: 40-90% מהמשקל היבש
- שכבה עבה
- קשרים צולבים מפותחים מאוד
- חומצות טייכואיות משולבות בדופן
צביעת גרם (Gram Stain)
חשיבות קלינית
- זיהוי מהיר (30 דקות) של סוג החיידק
- מאפשרת החלטה על טיפול אנטיביוטי אמפירי
- קריטית במצבי חירום (דלקת קרום המוח, דלקת ריאות)
עקרון הצביעה
- גרם חיובי: נצבע סגול (קולט ושומר את הצבע)
- גרם שלילי: נצבע ורוד/אדום (הצבע הסגול נשטף באלכוהול)
ממברנה חיצונית (בגרם שלילי)
מבנה
- שכבה כפולה של פוספוליפידים
- חדירות מוגבלת: מולקולות מתחת ל-600 דלטון
- פורינים (Porins): תעלות שבנויות משלושה חלבונים, בקוטר של כננומטר
- פורינים ספציפיים לויטמינים, לברזל ולמולקולות גדולות
LPS (Lipopolysaccharide) - ליפידים וסוכרים בממברנה החיצונית
- מבנה:
- Lipid A - חלק ליפידי
- גרעין פוליסכרידי
- שרשרת O (O-antigen)
- תפקיד:
- תעודת זהות של החיידק
- מעורר תגובה חיסונית ותסמיני מחלה
- ניתן להזריק LPS נקי ולקבל מודל זיהומי
חלל פריפלזמי
- מרווח בין הממברנה הפנימית והחיצונית (בגרם שלילי)
- מכיל אנזימים שונים
- חשוב בתהליך חלוקת התא
אברונים ומבנים תוך-תאיים
העדר אברונים קלאסיים
- אין מיטוכונדריה - תהליכי הפקת אנרגיה (שרשרת העברת אלקטרונים) מתבצעים בממברנה
- אין כלורופלסטים - חיידקים פוטוסינתטיים משתמשים בהתקפלויות ממברנה
מזוזומים (Mesosomes)
- התקפלויות של הממברנה הפנימית
- מפותחים יותר בגרם חיובי
- תפקידים:
- הגדלת שטח פנים/נפח
- הפקת אנרגיה
- יצירת מחיצה בחלוקת תא
- הפרשת חלבונים
- שנוי במחלוקת: ייתכן שהם תוצר מעבדתי
מיזוזומים (mesosomes) מפותחות יותר בחיידקים גרם חיוביים מאשר גרם שליליים.
חיידקים פוטוטרופיים
- תילקואידים - כחוליים (Thylakoids): אברונים המכילים פיגמנטים לפוטוסינתזה
- דומים למבנה הכלורופלסט
- השטח משתנה לפי עוצמת האור
- תומכים בתיאוריית האנדוסימביוזיס
קפסולה
הרכב ותפקיד
- עשויה מפוליסכרידים (סוכרים)
- יתרונות:
- הגנה מפני תנאים פיזיקליים (pH קיצוני, מליחות)
- הגנה מפני סילוק מכני (שיפולציה, רמסים, פריסטלטיקה)
- הידבקות למשטחים
- הגנה מפני פגוציטוזה
- הסתרה ממערכת החיסון (קשירת נוגדנים, פעילות סויסידלית)
ברוב החיידקים מרכיבי הקפסולה מיוצרים בתוך התא ומועברים החוצה, שם אנזים חיצוני לממברנה מבצע את הפילמור.
לעומת זאת, בחלק מחיידקי חומצת החלב הפולימר הקפסולרי נבנה ממולקולות שמקורן מחוץ לתא.
החשיבות הקלינית של הקפסולה
- חיידקים קפסולתיים אלימים יותר
- דוגמה: Streptococcus pneumoniae עם קפסולה - זיהום חמור יותר
- חיידקי חלל השן: Streptococcus mutans, Streptococcus mitis - הידבקות לשיניים
חומר גנטי
כרומוזום חיידקי
- כרומוזום אחד מעגלי (לא ליניארי)
- הפלואידי (לא דיפלואידי)
- לא עטוף בממברנה
- ארוך מאוד ביחס לגודל התא
- ארוז בצורת סופר-קויל
- אין היסטונים - RNA מעורב באריזה
בפרוקריוטים, כמו באאוקריוטים, סליל ה-DNA יוצר פיתולי־על שיכולים להתפתל עוד. הפיתולים נוצרים בעזרת טופואיזומראז.
בניגוד לאאוקריוטים, הכרומוזום הפרוקריוטי חסר היסטונים, ובאריזתו משתתף גם RNA.
שעתוק ותרגום
- תהליכים מצומדים (בניגוד לאיקריוטים)
- אין גרעין - אין הפרדה בין התהליכים
- תהליך קצר יותר מאיקריוטים
בפרוקריוטים, בניגוד לאאוקריוטים, שיעתוק ותרגום מתבצעים בו־זמנית ואין מעבר של RNA דרך ממברנת גרעין.
ריבוזומים
- קיימים בציטופלזמה ועל הממברנה
- בתא E. coli: 20,000-10,000 ריבוזומים
- המספר משתנה לפי תנאי גידול
למרות שהוצעה אפשרות שריבוזומים ממוקמים בתוך קיפולי ה-DNA, בפועל נמצאו ריבוזומים רק בציטופלזמה.
אברוני תנועה
בועיות גז
- תפקיד עיקרי: צפה (הקטנת מסה סגולית)
- חשוב לחיידקים אירוביים במים
- תפקיד משני: תהליכים מטבוליים (קיבוע חנקן/פחמן)
- דוגמה: קרבוקסיזומים - אנזימים לקיבוע $\ce{CO2}$
תנועה
תנועה פסיבית
- הסתמכות על תנועת הסביבה
תנועה אקטיבית
- החלקה (Gliding):
- ללא אברון מיוחד
- באמצעות קפסולה ריריית
- דורש גמישות בדופן (peptidoglycan גמיש)
- החיידק מבצע כיפופים
- שוטונים (Flagella):
- מבנה מורכב דמוי חוט
- משתנה בין חיידקים (מספר, מיקום, אורך)
- מסובב כמו מדחף
- דורש הפקת אנרגיה
- תכונה מזהה: לדוגמה Helicobacter pylori מזוהה לפי שוטונים
- שערות (Pili/Fimbriae):
- קטנות משוטונים
- שתי קטגוריות:
- סומטיות: הידבקות ותנועה
- מיניות (Sex pili): העברת חומר גנטי (קוניוגציה)
הערות קליניות נוספות
ויטמין B12 בחיידקים
- נחוץ לשכפול DNA
- חשוב בתאים המתחלקים במהירות
- בבני אדם:
- בניית מעטפת מיאלין
- שכפול DNA (תאי מח עצם)
- חוסר ← אנמיה + סימנים נוירולוגיים (קהות בגפיים)
- בהריון: צריכה מוגברת (העובר + מח העצם)
- באנטיביוטיקה: רצוי להפסיק ויטמינים/ברזל - לא לתת “בוסט” לחיידק
חיידקים הלופיליים
- חיים בריכוזי מלח גבוהים (ים המלח)
- חסרי דופן קשיחה
- הסתגלות: משנים צורה לפי ריכוז המלח (מגליל לכדור)
- קשה לזהות מורפולוגיה
הדופן של חיידקים הלופיליים בנויה מחלבונים בלבד וחסרת פפטידוגליקן.
נושאים לבוחן
- תרשים סכמטי: זיהוי גרם חיובי/שלילי + הסבר מנומק
- מבנה הדופן והבדלים
- צביעת גרם - חשיבות קלינית
- קפסולה - תפקידים ודוגמאות
- כרומוזום חיידקי
- אברוני תנועה
הערות לשיעור הבא:
- המשך הנושא
- וירולוגיה פעמיים בשבוע
- מצגת נוספת תיכנס לבוחן אמצע
- תאריך בוחן: 8 בדצמבר