1. Mikroorganizmy a mikrobiologie
Definice a náplň mikrobiologie jako vědy. Vlastnosti buněk prokaryotních a eukaryotních mikroorganizmů. Úloha mikroorganizmů v evoluci, tři domény mikroorganizmů a genosystematika. Životní prostředí mikroorganizmů, vztah mikroorganizmů a člověka. Mikroorganizmy v systému organizmů, metabolizmus mikroorganizmů jako jejich nejdůležitější charakteristika. Historie mikrobiologie, nositelé nových koncepcí v mikrobiologii: A. Leuwenhoek, L. Pasteur, R. Koch, A. Fleming, S. Vinogradskij, J. Monod, C. Woese, C. Venter.
2. Struktura a funkce bakteriální buňky
Techniky pozorování mikroorganismů, tvar a velikost buňky. Komponenty prokaryotní buňky: cytoplazmatická membrána a transport malých molekul přes membránu, buněčná stěna grampozitivních a gramnegativních bakterií a archea. Pouzdra, pili, zásobní látky, endospory. Pohyb bakterií: pohyb pomocí bičíku a chemotaxe, dalším typy pohybu. Stručný přehled struktury a funkce virů.
3. Molekulární mikrobiologie
Bakteriální genom, replikace a transkripce chromozomu bakterií a archea, plazmidy, typy mutací, horizontální přenos genetické informace: transformace, transdukce a konjugace. Restrikční a modifikační enzymy, systém CRISPR/Cas. Mobilní a transponovatelné elementy v genomu. Genomika: velikosti genomů bakterií a archea, funkční genomika a metagenomika.
4. Výživa a metabolismus – část 1.
Chemické složení buňky. Výživa mikroorganizmů: Biogenní prvky a živiny, růstové faktory. Typy pevných a tekutých kultivačních médií. Základní principy metabolizmu: katabolické a anabolické reakce, volné energie, redoxní reakce, univerzální přenašeče vodíku a elektronů v buňkách, ATP a jeho syntéza. Získávání energie u bakterií a archea – chemotrofie, fototrofie. Autotrofní a heterotrofní organizmy. Energetické metabolizmy ve vztahu ke kyslíku. Základní rysy a problémy chemoorganotrofie, chemolithotrofie, fototrofie.
4. Výživa a metabolismus – část 2.
Chemoorganotrofní metabolizmus – základní katabolické dráhy: glykolýza, Krebsův cyklus, aerobní respirace, protonmotivní síla a tvorba ATP. Anaerobní respirace: respirace nitrátu, síranu, methanogeneze. Fermentace a její typy. Chemolithotrofie: vodíkové, železité, sirné a nitrifikační bakterie. Fixace vzdušného dusíku. Fototrofie: fotosyntetické pigmenty, anoxygenní a oxygenní fotosyntéza, „bakteriorodopsinová fotosyntéza“ u archea.
5. Růst mikroorganizmů
Růst individuální bakteriální buňky a její dělení: Buněčný cyklus, segregace chromozómů, tvorba septa, cytoskelet, syntéza peptidoglykanu.
Růst bakteriální populace, růstová křivka: Fáze růstové křivky a fyziologie buněk, matematické modelování růstu, specifická růstová rychlost, vyvážený, nevyvážený, limitovaný a nelimitovaný růst, růstový výtěžek.
Kontinuální kultivace bakterií: Otevřený a uzavřený systém, zřeďovací rychlost, chemostat, turbidostat. Růst v biofilmu. Metody sledování růstu.
6. Bakterie a prostředí
Vliv fyzikálních faktorů na růst mikroorganismů, extremofilové, adaptace k fyzikálním faktorům: teplota, pH, vodní aktivita, osmotický tlak, záření, kyslík.
Inhibice růstu mikroorganismů – fyzikální a chemické metody. Sterilizace, dezinfekce, antisepse. Sterilizace teplem, filtrací, zářením. Antimikrobiální látky, citlivost mikroorganizmů k těmto látkám a její stanovení. Příklady látek, mechanizmus působení a jejich využití.
Životní prostředí bakterií: půda, hlubinná prostředí, sladkovodní a mořská prostředí, lidská obydlí. Symbióza mezi mikroorganismy. Rostliny a savci jako přirozené prostředí mikroorganismů, střevní mikrobiota.
7. Evoluce mikroorganizmů a jejich systematika
Hypotéza vzniku života v prostředí podmořských horkých pramenů, LUCA, první metabolizmy a jejich evoluce, tři domény organizmů, vztah archea a eukaryot. Faktory evoluce u mikroorganizmů, rekonstrukce fylogeneze mikroorganizmů a konzervativní geny. Metody evoluční analýzy, odlišnosti tří domén organizmů, další možnosti využití sekvencí 16S rRNA. Systematika a znaky u prokaryotních skupin, nomenklatura, determinace na základě fenotypu a genotypu. Definice druhu u bakterií a archea.
8. Diverzita bakterií a archea
Funkční a fylogenetická diverzita, kmeny bakterií a archea, proteobakterie, fototrofní bakterie, chemolitotrofní bakterie, Pseudomonas, enterobakterie, Vibrio a Photobacterium, morfologicky neobvyklé proteobakterie, myxobakterie, grampozitivní bakterie, stafylokoky a streptokoky, bakterie tvořící endospory – Bacillus a Clostridium, Mycoplasma, Streptomyces, sinice, spirochety. Kmeny Archaea, halofilní, methanogenní a extrémně termofilní archea.
9. Mikroorganizmy a člověk
Kolonizace člověka mikroorganizmy. Mikrobiom a mikrobiota člověka, jejich studium. Autochtonní mikroflóra člověka: Kůže, ústní dutina, gastroinnestinální, respirační a urogenitální trakt. Infekce mikroorganizmy a vlastnosti hostitele: mechanizmy vrozené a adaptivní imunitní odpovědi. PAMP, fagocytóza, komplement, prezentace antigenů, tvorba protilátek. Typy vakcín, imunizace. Antibakteriální látky, zásahová místa patogenu. Sulfonamidy, chinolony, betalaktamy, aminoglykosidy, makrolidy, tetracykliny, nová antibiotika. Mechanizmy rezistence. Diagnostika patogenů, odběr vzorku, mikroskopie, kultivace a biochemická identifikace, imunologické a sekvenační metody. Původce onemocnění a Kochovy postuláty. Infekce a vlastnosti patogena: patogenita a virulence, adherence, invazivita a toxigenita. Endo- a exotoxiny: LPS, rozdělení a mechanizmy funkce exotoxinů. Respirační onemocnění: Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium leprae, Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Neisseria meningitidis, Corynebacterium diphteriae, Bordetella pertusis, Legionella pneumophila. Onemocnění přenášená kontaktem: Staphylococcus aureus, Helicobacter pylori. Průjmová onemocnění: Vibrio cholerae, Salmonella enterica sérovar Typhi, Escherichia coli, Listeria monocytogenes, Campylobacter jejuni, Clostridium botulinum. Onemocnění přenášené vektory: Rickettsia, Coxiella burnetii, Yersinia pestis, Borrelia burgdorferi. Sexuálně přenosná onemocnění: Chlamydia trachomatis, Treponema pallidum, Neisseria gonorrhoeae. Onemocnění způsobená půdními mikroorganizmy: Bacillus anthracis, Clostridium tetani, Clostridium perfringens.
Poslední úprava: Mikušová Gabriela, RNDr., Ph.D. (23.07.2025)