Introducere in microbiologie. morfologia bacteriana. structura celulei bacteriene.

INTRODUCERE IN MICROBIOLOGIE . MORFOLOGIA BACTERIANA . STRUCTURA CELULEI BACTERIENE .

Microbiologia apartine stiintelor biologice si se ocupa cu studiul microorganismelor , organisme cu dimensiuni sub limita de vizibilitate a ochiului liber .

Microorganismele apartin regnului Protista , ce cuprinde organisme cu organizare simpla , de multe ori unicelulare .

Protistele superioare sunt alcatuite din cellule de tip eucariot : alge , protozoare , fungi .

Protistele inferioare sunt alcatuite din cellule de tip procariot : bacteriile .

Microorganismele cu structura de tip eucariot si procariot sunt organisme independente , au metabolism propriu si contin enzimele necesare replicarii .

Virusurile , un alt grup de microorganisme , sunt agenti infectiosi de dimensiuni inferioare bacteriilor , cu parazitism obligatoriu intracelular . Ele nu au metabolism propriu sin u se pot multiplica in afara unei cellule vii .

Viroizii sunt particule infectante asemanatoare virusurilor , dar alcatuite numai din ARN .

Prionii sunt particule infectante alcatuite ( apparent ) numai din proteine .

Principalele caractere ale celulelor de tip procariot , prin comparare cu cele de tip eucariot sunt urmatoarele : ( Tabelul I )

Tab.I : Asemanari si deosebiri intre celulele de tip eucariot si celulele de tip procariot

Asemanari :

Membrana citoplasmatica are aceeasi structura lipoproteica .

Ambele tipuri de celule au atat AND cat si ARN .

STRUCTURA CELULEI BACTERIENE

Structura celulei bacteriene este studiata cu ajutorul microscopiei optice si electronice .

Microscopia optica - permite o marire de 900-1000 x , astfel incat se pot distinge structuri de 0,1 - 0,2 micrometri . Microscopul fotonic poseda o sursa de oluminat , un condensator care regleaza intensitatea luminii , un sistem de lentile , care amplifica imaginea , si platina , suprafata pe care se aseaza preparatul microscopic .

Microscopia in camp intunecat , prin iluminare laterala permite vizualizarea bacteriilor transparente si care nu se coloreaza prin metode uzuale ( treponeme , leptospire ) .

Microscopia in contrast de faza permite diferentierea intre celulele vii si cele moarte , pe preparate colorate .

Microscopul cu fluorescenta - la care sursa de lumina foloseste radiatii din domeniul U.V. apropiat spectrului vizibil si invizibil .

Microscopia electronica permite vizualizarea unor structuri de 0.001 micrometri . Microscopul electric foloseste lentile electronice : campuri magnetice , electrice sau electromagnetice , care actioneaza asupra unui fascicul de electroni accelerate , pe care il poate focaliza sau defocaliza . Un astfel de microscop are o putere de rezolutie de 100.000 ori mai mare decat a unui microscop optic .

MORFOLOGIA BACTERIANA

Bacteriile sunt organisme monocelulare :

In functie de forma celulei , bacteriile se clasifica in :

Coci , cu forma sferica

Bacilli , cu forma de bastonas

Bacterii cu forma spiralata : treponemele si leptospirele .

Bacteriile pot fi izolate sau grupate in aranjamente carcateristice : perechi ( diplo ) , lanturi ( strepto ) , gramezi ( stafilo ) , tetrade , etc. Aceste aranjamente rezulta datorita planurilor dupa care se face diviziunea celulara si a faptului ca bacteriile rezultate nu se separa complet decat dupa mai multe diviziuni .

STRUCTURA CELULARA

Celula bacteriana , celula de tip PROCARIOT este alcatuita din :

Structurile interne ( obligatorii ) sunt :

nucleul ( nucleotid )

citoplasma si ribozomii

membrana citoplasmatica

perete cellular

Structurile externe ( facultative ) sunt :
- capsula

cilii ( flagelii )

pilii

sporul

NUCLEOIDUL este constituit dintr-o molecula circulara de AND , pliata , avand aspectul unor fibrile de DNA . In stare nepliata are lungimea de 1 µm . Se considera astfel ca formeaza un singur cromozom . Rolul sau este de codificare a informatiei genetice a celulei .

AND-ul poate fi extras din celula bacteriana prin liza blanda a celulei urmata de centrifugare.

Imagini de microscopie electronica arata ca DNA-ul este atasat intr-un punct de o invaginatie a membranei celulare numita mezozom , cu rol in diviziunea celulara .

In afara de nucleoid , in celula bacteriana pot exista mici molecule circulare de DNA extracromozomial , numite plasmide .

CITOPLASMA contine apa si un numar mare de tipuri de molecule organice si anorganice . Ea este puternic bazofila , datorita numarului mare de ribozomi si molecule de ARN . Organitele celulare sunt absente . Frecvent , in citoplasma bacteriilor se gasesc granule de depozit ( amidon , glicogen , sulf , acid hidroxi butiric ) , vacuole ( lichide si gazoase ) . Unele bacterii prezinta incluziuni specifice ( corpusculii Babes-Ernst sau granule de poli-metafosfat ) , la Corynebacterium diphteriae ) .

MEMBRANA CITOPLASMATICA ( MEMBRANA CELULARA ) este formata din fosfolipide si proteine . Modelul << mozaicului fluid >> prezinta membrana formata din doua straturi fosfolipidice , cu portiunea hidrofoba spre interior si portiunea hidrofila spre exterior , moleculele proteice fiind inglobate in dublul strat fosfolipidic .

Unele molecule proteice proemina la suprafata externa , altele la suprafata interna , altele fiind transmembranare . Proteinele functionale sunt intr-o permanenta mobilitate .

Invaginatii ale membranei formeaza structuri functionale numite mezozomi .

Functiile membranei celulare sunt :

bariera osmotica si membrana selective , care prin sistemele de transport realizeaza concentrarea intracelulara a substantelor nutritive .

sediul transportului de electroni si a fosforilarii oxidative , continand enzimele ciclului acizilor tricarboxilici .

excretia exoenzimelor hidrolitice .

rol in diviziune , prin formarea septului de diviziune si prin intermediul mezozomilor .

rol in sinteza peretelui celular .

PERETELE CELULAR

Structura de rezistenta , situat la exteriorul membranei celulare , avand in compozitie un polimer specific - PEPTIDOGLICAN .

Peptidoglicanul este un polimer complex , format din : lanturi de acid N-acetilmuramic si N-acetilglucozamina , si avand catene laterale tetra peptidice unite prin lanturi polipeptidice . In structura tetrapeptidelor intra acidul diaminopimelic , precursor al listinei intalnit numai la procariote .

Bacteriile Gram-pozitive au peretele celular alcatuit din 40-50 straturi de peptidoglican , precum si din acizi teichoici .

Bacteriile Gram negative au peretele alcatuit din 1-2 straturi de peptidoglican , dar au o membrana externa fosfolipidica , precum si lipopolizaharidul ( endotoxina ) . Spatiul dintre peptidoglican si membrana externa se numeste spatiu periplasmic .

Functiile peretelui celular sunt multiple :

asigura forma si dimensiunile celulei , in conditiile unei presiuni osmotice ridicate intra celular .

are rol in diviziunea celulara , servind de primer pentru propria biosinteza , si ia parte la formarea septului de diviziune .

este sediul unor antigene de suprafata , cu rol in inducerea raspunsului imun .

este sediul unor enzime

lipopolizaharidul bacteriilor Gram negative are rol in endotoxina .

Protoplastii , sferoplastii si formele L

Bacteriile lipsite de perete celular , prin hidroliza de catre lizozom , sau prin blocarea sintezei peretelui de unele antibiotice , in conditiile unei presiuni osmotice favorabile , supravietuiesc sub forma de protoplasti ( Gram-pozitive ) sau sferoplasti ( Gram-negative , care isi pastreaza membrana externa ) .

Bacteriile care , de obicei sub actiunea penicilinei , pastreaza reziduri de peptidoglican , si care se pot divide , iar repuse in mediu favorabil , fara antibiotic , revin la forma normala se numesc forme L. Formele L pot produce infectii cornice , iar revenirea la forma normala poate determina recaderea infectiei .

STRUCTURI EXTERNE ( FACULTATIVE )

CAPSULA

Capsula este un invelis extern , sintetizat de unele bacterii in mediul natural de viata ( conditii favorabile ) . De cele mai multe ori are structura polizaharidica ( pneumococ , Klebsiella ) , dar poate fi si polipeptidica ( Bacillus anthracis ) , sau din acid hialuronic ( Streptococcus pyogenes ) .

Capsula adevarata ( propriu-zisa ) formeaza un strat dens , bine delimitat , ce inconjoara peretele celular .

Glycocalixul este format dintr-o retea de fibre polizaharidice . ( Streptococcus mutans ) .

Slime - ul este un strat fin , discontinuu de material capsular present la suprafata unor bacterii .

Capsula are rol major in invazivitatea bacteriilor patogene , prin protectia impotriva fagocitozei si a actiunii unor antibiotice .

Antigenele capsulare au rol in identificarea bacteriana si clasificarea bacteriilor in serotipuri ( pneumococul ) .

Glicocalixul are rol major in aderenta ( Str. Mutans , cu rol in aparitia placii dentare si a cariei dentare isi datoreaza aderenta de smaltul dentar glicocalixului ) .

CILII ( FLAGELII ) sunt formatiuni filamentoase , lungi si subtiri , cu structura proteica , alcatuite din subunitati numite flageline ( proteine contractile ) .

Dupa numarul si dispozitia flagelilor , bacteriile pot fi : monotriche ( un singur flagel polar ) , amfitriche ( doi flageli ) , lofotriche ( un grup de flageli la o extremitate ) , peritriche ( mai multi flageli pe toata suprafata bacteriei ) .

Rolul cililor este de a asigura mobilitatea bacteriilor . Avand o structura proteica , au proprietati antigenice ( antigenele flagelare ) .

PILII ( FIMBRIILE ) sunt structuri filamentoase scurte , alcatuite din proteine numite piline . Exista doua feluri de pili :

pili comuni , mai numerosi pe suprafata celulei bacteriene , cu rol in adeziune , avand rol de factori de patogenitate .

pilii sexuali ( sex pili ) , intalniti mult mai rar ( de ex. La E.coli ) . Au rol in conjugarea bacteriana , formand punti de legatura intre cellule , urmat de transferal unidirectional de material genetic de la o celula la alta . Sunt codificati plasmidic .

SPORUL bacterian este o forma de rezistenta , fiind totodata singura forma de diferentiere la bacterii . In conditii nefavorabile de mediu unele specii bacteriene pot sporula : nucleul si o mica portiune adiacenta de citoplasma se inconjoara de un perete gros , rezistent , impermeabil , format din mai multe invelisuri sporale , bogat in dipicolinat de calciu . Initial se formeaza endosporul , care apoi se detaseaza de restul celulei . Continutul scazut de apa , si prezenta dipicolinatului de calciu confera sporului o rezistenta crescuta la temperature , uscaciune si actiunea substantelor dezinfectante . In conditii favorabile , sporul germineaza , cu formarea unei cellule vegetative . Dupa pozitia endosporului in celula , acesta poate fi : terminal , subterminal , central , iar dupa dimensiunile sale , poate fi deformat ( mai mare decat corpul bacterian ) sau nedeformat ( mai mic decat corpul bacterian ) .