3 CRESTERE.MULTIPLICARE

36
Creşterea şi multiplicarea bacteriilor Creşterea şi multiplicarea bacteriilor Creşterea şi multiplicarea bacteriilor Creşterea şi multiplicarea bacteriilor Creşterea bacteriilor Creşterea bacteriilor Creşterea bacteriilor Creşterea bacteriilor reprezintă mărirea coordonată a tuturor constituenţilor celulari; reprezintă mărirea coordonată a tuturor constituenţilor celulari; e rezultatul sintezei specifice şi echilibrate a unor compuşi de bază, asamblaţi ulterior pentru a forma cópii fidele ale constituenţilor celulari;u specificitatea creşterii este determinată de intervenţia unor mecanisme de control genetic; depinde de natura şi concentraţia substanţelor nutritive din mediu, precum şi de aprovizionarea continuă a celulei cu energia necesară reacţiilor de sinteză; mărirea masei totale a celulei bacteriene nu reflectă întotdeauna creşterea normală a celulei, deoarece ea poate rezulta prin sinteza şi acumularea de substanţe de rezervă (care nu sunt specifice creşterii) sau prin sporirea accentuată a conţinutului în apă.

description

...

Transcript of 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Page 1: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Creşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea bacteriilorCreşterea bacteriilorCreşterea bacteriilorCreşterea bacteriilor

� reprezintă mărirea coordonată a tuturor constituenţilor celulari;� reprezintă mărirea coordonată a tuturor constituenţilor celulari;

� e rezultatul sintezei specifice şi echilibrate a unor compuşi de bază, asamblaţi ulterior pentru a forma cópii fidele ale constituenţilor celulari;u

� specificitatea creşterii este determinată de intervenţia unor mecanisme de control genetic;

� depinde de natura şi concentraţia substanţelor nutritive din mediu, precum şi de aprovizionarea continuă a celulei cu energia necesară reacţiilor de sinteză;

� mărirea masei totale a celulei bacteriene nu reflectă întotdeauna creşterea normală a celulei, deoarece ea poate rezulta prin sinteza şi acumularea de substanţe de rezervă(care nu sunt specifice creşterii) sau prin sporirea accentuată a conţinutului în apă.

Page 2: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Creşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea bacteriilorCreşterea bacteriilorCreşterea bacteriilorCreşterea bacteriilor

� se realizează prin adăugarea de constituenţi noi (uni-, bi- sau tridimensional) � se realizează prin adăugarea de constituenţi noi (uni-, bi- sau tridimensional) la peretele celular rigid, care are loc în moduri diferite:

� polar;� bipolar;� ecuatorial, în zona septului de diviziune;� intercalar, prin intususcepţiune, în zone specifice de creştere;� prin depunere pe suprafaţa internă a peretelui celular.

� De obicei creşterea bacteriilor cilindrice se face în sensul axului longitudinal, iar celulele sferice cresc în sensul celor trei dimensiuni.

Page 3: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Creşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea bacteriilorCreşterea bacteriilorCreşterea bacteriilorCreşterea bacteriilor

Page 4: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Creşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea bacteriilorCreşterea bacteriilorCreşterea bacteriilorCreşterea bacteriilor� Creşterea bacteriilor nu se face la infinit, ci până la un moment critic, în care creşterea este întreruptă şi se declanşează diviziunea celulară.

� Se admite ipoteza că activitatea normală a celulei bacteriene este urmarea unui raport echilibrat între volumul celulei bacteriene (care reflectămasa celulară ce consumă nutrienţii şi produce cataboliţii) şi suprafaţa celulei (aria prin care se realizează schimburile cu mediul extracelular, care constau în absorbţia nutrienţilor şi eliminarea unor produşi de catabolism).

� În cursul creşterii celulei, acest raport se modifică în sensul diminuării suprafeţei (care creşte cu o rată pătratică, în timp ce volumul creşte cu o rată cubică), astfel încât aportul de substanţe nutritive devine insuficient şi inadecvat necesităţilor metabolice ale celulei. Diviziunea celulară restabileşte raportul echilibrat între suprafaţa şi volumul celulei bacteriene.

Page 5: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Creşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorCreşterea şi multiplicarea bacteriilorMultiplicarea bacteriilorMultiplicarea bacteriilorMultiplicarea bacteriilorMultiplicarea bacteriilor

Diviziunea directă (izomorfă)� forma cea mai răspândită şi cea mai bine cunoscută de multiplicare a bacteriilor;constă în scindarea celulei mamă, ajunsă la punctul critic de creştere, în două celule constă în scindarea celulei mamă, ajunsă la punctul critic de creştere, în două celule fiice surori, cel mai adesea identice;

� la bacteriile cilindrice şi spiralate diviziunea se face în plan transversal, perpendicular pe axul longitudinal al celulei, şi numai excepţional, la unii spirili, se realizează dupăun plan longitudinal; cocii se divid după unul, două sau trei planuri, perpendiculare unul pe celălalt, făcând posibilă gruparea celulelor în diplococi, tetradă, sarcină;

� În general, diviziunea evoluează în trei etape distincte:� formarea unei membrane ce separă protoplaştii ce vor forma celulele fiice;� sinteza peretelui celular pe suprafaţa membranei respective sau formarea unui sept transversal prin creşterea spre interior a peretelui celular periferic;

� separarea celulelor rezultate în urma diviziunii.

Page 6: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Dinamica procesului de multiplicare bacterianDinamica procesului de multiplicare bacterianDinamica procesului de multiplicare bacterianDinamica procesului de multiplicare bacteriană în culturiă în culturiă în culturiă în culturi

� Culturile bacteriene sunt de două tipuri: continue şi discontinue.

�Culturile continue - mediul de cultură este reînnoit permanent cu o anumită�Culturile continue - mediul de cultură este reînnoit permanent cu o anumitărată, o parte din masa bacteriană formată fiind îndepărtată în acelaşi timp din cultură, cu aceeaşi rată; se realizează în aparate speciale, asigură o concentraţie constantă de celule în cultură (după principiul turbidostatului) şi o concentraţie constantă a substanţelor chimice din mediu (după principiul chemostatului);

�Culturile discontinue - obţinute într-un mediu de cultură neînnoit, în vase închise, se pot realiza în două variante:

� culturi sincrone - în care majoritatea bacteriilor se multiplică în acelaşi timp� culturi asincrone - în care bacteriile se multiplică în momente diferite.

Page 7: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Dinamica procesului de multiplicare Dinamica procesului de multiplicare Dinamica procesului de multiplicare Dinamica procesului de multiplicare bacterianbacterianbacterianbacteriană în culturiă în culturiă în culturiă în culturi� Culturile obţinute în laborator în mod curent sunt culturi discontinue

asincrone, cu următoarele particularităţi:

mediul de cultură nu este reînnoit pe timpul cultivării, fiind în volum fix pe întreaga durată a obţinerii culturii;compoziţia chimică a mediului se schimbă pe parcursul formării culturii (substanţele nutritive sunt consumate, se acumulează produşi de catabolism, se modifică pH-ul);numărul de celule viabile este variabil, la început crescând progresiv, ulterior scăzând datorită îmbătrânirii şi morţii celulelor;ritmul de diviziune este inegal, la început, când populaţia bacteriană este tânără şi condiţiile de mediu sunt optime, fiind mai mare, ulterior scăzând;vârsta celulelor bacteriene este diferită;numărul de generaţii este limitat, datorită condiţiilor de mediu fixe.

Page 8: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Dinamica procesului de multiplicare bacterianDinamica procesului de multiplicare bacterianDinamica procesului de multiplicare bacterianDinamica procesului de multiplicare bacteriană în culturiă în culturiă în culturiă în culturiFaze succesive:

� faza de lag (de latenţă, de creştere bacteriană 0) - între momentul iniţierii culturii şi începerea multiplicării bacteriene; (to lag (engl.) = a întârzia); numărul celulelor şi începerea multiplicării bacteriene; (to lag (engl.) = a întârzia); numărul celulelor bacteriene din inoculul iniţial rămâne relativ neschimbat; fază activă, în care celulele se pregătesc pentru multiplicarea ce va urma (îşi refac structurile şi sistemele enzimatice necesare, cresc în dimensiuni, prezintă un metabolism intens); are o durată diferită în funcţie de vârsta inoculului folosit: � dacă inoculul provine dintr-o cultură tânără, faza de latenţă este scurtă; � dacă inoculul provine dintr-o cultură mai veche sau aflată în condiţii de mediu total diferite de mediul cel nou, faza de latenţă este de mai lungă durată, celulele fiind într-o fază activă de adaptare la noile condiţii de cultivare.

� faza de accelerare - iniţierea multiplicării bacteriene într-un ritm progresiv, care determină şi numele fazei;

Page 9: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Dinamica procesului de multiplicare Dinamica procesului de multiplicare Dinamica procesului de multiplicare Dinamica procesului de multiplicare bacterianbacterianbacterianbacteriană în culturiă în culturiă în culturiă în culturi

� faza de creştere logaritmică (exponenţială) - multiplicarea se realizează cu un ritm constant şi maxim, populaţia bacteriană practic realizează cu un ritm constant şi maxim, populaţia bacteriană practic dublându-se la fiecare diviziune; celulele au dimensiuni uniforme, mai mari decât ale celulelor normale, caracteristice speciei, cu citoplasmă omogenă, bogată în ARN, cu sinteze proteice intense, fără materiale de rezervă - celule bacteriene tinere, potrivite pentru cercetarea de laborator;

� faza de încetinire - ritmul de multiplicare este încetinit, datorităcondiţiilor de mediu, unul dintre factorii nutritivi esenţiali din mediul de cultură devine limitant, fiind epuizat treptat;

Page 10: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Dinamica procesului de multiplicare bacterianDinamica procesului de multiplicare bacterianDinamica procesului de multiplicare bacterianDinamica procesului de multiplicare bacteriană în ă în ă în ă în culturiculturiculturiculturi

� faza staţionară a creşterii - număr de celule viabile maxim şi constant pentru o perioadă de timp, care depinde de specia bacteriană; în timp ce unele celule bacteriene mor, dispariţia lor este compensată de multiplicarea lentă a altor celule, astfel încât, în ansamblu, numărul de celule viabile este acelaşi; celule bacteriene mature, cu morfologie ansamblu, numărul de celule viabile este acelaşi; celule bacteriene mature, cu morfologie considerată normală, tipică unei specii date, folosite pentru coloraţii; spre sfârşitul fazei staţionare încep să apară primele incluzii bacteriene, vacuole şi chiar spori;

� faza de început al declinului - numărul celulelor viabile începe să scadă ca rezultat al morţii unora dintre celule; ulterior scade şi densitatea celulară, deoarece intervin procese de autoliză, produse de enzime proteolitice endogene;

� faza de declin şi moarte celulară - se intensifică reducerea numărului de celule viabile şi fenomenele de autoliză bacteriană; este foarte variabilă ca durată, de la 24 – 48 ore până la săptămâni şi chiar luni de zile; celulele bacteriene au o morfologie alterată, apar forme filamentoase, spiralate, ramificate, necaracteristice speciei, cu afinitate pentru coloranţii acizi, conţin substanţe de rezervă, se întâlnesc mulţi spori.

Page 11: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE
Page 12: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Diviziunea directă (izomorfă)Diviziunea directă (izomorfă)Diviziunea directă (izomorfă)Diviziunea directă (izomorfă)

� Viteza de multiplicare a celulelor bacteriene se măsoară prin durata unei generaţii şi se numeşte timp de generaţie - intervalul de timp scurs între două diviziuni succesive. În general, acest timp este mai mic la bacterii decât la macroorganisme, unele bacterii � În general, acest timp este mai mic la bacterii decât la macroorganisme, unele bacterii se multiplică foarte rapid (Bacillus subtilis: 9-10 minute), altele mai puţin rapid (Lactobacillus: 100 minute), iar altele foarte lent (Mycobacterium tuberculosis: 1600 minute).

� Deşi au un potenţial imens de multiplicare, bacteriile nu şi-l realizează în practică, întrucât intervin factori de mediu nefavorabili, ce limitează acumularea unui număr imens de celule bacteriene

� Un coc cu o greutate de 5x10-13 g, cu un timp de generaţie de 20 minute, poate determina după 132 de diviziuni formarea unei mase celulare cu greutatea de 6x1027g.

Page 13: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Diviziunea directă (izomorfă)Diviziunea directă (izomorfă)Diviziunea directă (izomorfă)Diviziunea directă (izomorfă)

Page 14: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Diviziunea directă (izomorfă)Diviziunea directă (izomorfă)Diviziunea directă (izomorfă)Diviziunea directă (izomorfă)

Page 15: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Diviziunea directă (izomorfă)Diviziunea directă (izomorfă)Diviziunea directă (izomorfă)Diviziunea directă (izomorfă)

Page 16: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Multiplicarea prin înmugurireMultiplicarea prin înmugurireMultiplicarea prin înmugurireMultiplicarea prin înmugurire

� modalitate particulară de reproducere, care constă în separarea a douăcelule asimetrice, ca rezultat al formării de către celula mamă a unei celule asimetrice, ca rezultat al formării de către celula mamă a unei protuberanţe locale mai mici decât ea;

� aceasta creează un spaţiu nou, în care vor migra constituenţii noii celule sau în care constituenţii vor fi sintetizaţi de novo;

� bacteriile care înmuguresc prezintă o mare diversitate taxonomică şi sunt mai puţin cunoscute; cele mai studiate aparţin genurilor de bacterii prostecate: Rhodomicrobium, Rhodopseudomona etc., dar şi genurilor de bacterii care nu sunt prostecate: Nitrobacter, Pasteuria etc.

Page 17: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Multiplicarea prin fragmentareMultiplicarea prin fragmentareMultiplicarea prin fragmentareMultiplicarea prin fragmentare� Formă de reproducere vegetativă, observată la multe actinomicete, cum sunt � Formă de reproducere vegetativă, observată la multe actinomicete, cum sunt cele din genul Nocardia, Actinomyces.

� În prima parte a ciclului celular are loc o creştere activă a masei celulare, sub forma unui miceliu, fără creşterea numărului de celule viabile.

� Ulterior, în faza staţionară a creşterii, miceliul e supus unei fragmentări multiple, cu formarea unor septuri transversale;

� Urmează eliberarea unor celule cilindrice, scurte, egale, cu extremităţile tăiate drept şi care vor începe să crească şi să dea naştere unui miceliu.

Page 18: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Multiplicarea prin sporiMultiplicarea prin sporiMultiplicarea prin sporiMultiplicarea prin spori

� Actinomicetele care au un miceliu nesegmentat se reproduc de obicei prin formare de exospori (spori de dispersare, de propagare).

� Fenomenul a fost mai bine studiat la Streptomyces coelicolor.

� Sporii sunt de tip asexuat, dispuşi de regulă pe hifele aeriene, în lanţuri de diferite lungimi, sau în vezicule sporale numite sporangi.

Page 19: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI BACTERIANPARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI BACTERIANPARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI BACTERIANPARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI BACTERIAN

� Metabolismul = totalitatea reacţiilor biochimice prin intermediul cărora microorganismele preiau din mediu energie şi nutrienţi, pe care îi folosesc în activităţile lor fundamentale. Substanţele pot fi folosite ca atare sau sub o formămai mult sau mai puţin complexă. mai mult sau mai puţin complexă.

� Caracteristic pentru metabolismul bacterian este reglarea lui perfectă, supusălegii economiei şi optimalităţii. Aceste principii asigură desfăşurarea perfect reglată, corelată a activităţii celulare, astfel încât beneficiul pentru celula bacteriană să fie maxim.

� Substanţele din mediu sunt folosite în 4 scopuri fundamentale:� producerea de energie;� sinteza de constituenţi celulari;� creşterea celulei şi desfăşurarea normală a activităţilor ei fiziologice;� producerea de metaboliţi.

Page 20: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI BACTERIANBACTERIANBACTERIANBACTERIAN

Sunt două direcţii fundamentale de evoluţie a căilor metabolice:metabolice:

� degradarea substanţelor nutritive preluate din mediu, cu eliberare treptată de energie (deoarece o eliberare bruscă de energie este dăunătoare celulei bacteriene, ducând la distrugerea ei);

� folosirea energiei eliberate în procesele de biosinteză a constituenţilor celulari (cale diametral opusă celei dintâi); excesul de energie se acumulează în legăturile macroergice ale moleculelor de ATP, ce reprezintă “acumulatorul universal de energie”.

Page 21: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI BACTERIANBACTERIANBACTERIANBACTERIAN

Tipuri de căi metabolice:

� Căile catabolice - ansamblul căilor biochimice prin care se realizează degradarea nutrienţilor preluaţi din mediu, cu eliberare de energie, în 3 faze:C ile catabolice - ansamblul c ilor biochimice prin care se realizeaz degradarea nutrienţilor preluaţi din mediu, cu eliberare de energie, în 3 faze:

� macromoleculele nutrienţilor sunt degradate până la subunităţile lor de construcţie cu eliberarea aproximativ a 1% din energia nutrienţilor, care se pierde sub formă de căldură;

� moleculele rezultate în prima fază sunt degradate în continuare, cu formarea unui număr limitat de molecule mai mici, ce reprezintă compuşi intermediari ai căii centrale; se eliberează aproximativ 1/3din energia existentă în compuşii respectivi;

� în aerobioză reacţiile evoluează cu metabolizarea completă a compuşilor intermediari până la CO2 şi H2O, cu eliberare masivă de energie, care este apoi înmagazinată în ATP; în anaerobioză reacţiile evoluează după modelul reacţiilor fermentative, caz în care eliberarea de energie este redusă.

Page 22: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

PARTICULARITĂŢI ALE PARTICULARITĂŢI ALE PARTICULARITĂŢI ALE PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI BACTERIANMETABOLISMULUI BACTERIANMETABOLISMULUI BACTERIANMETABOLISMULUI BACTERIAN

� Căile anabolice - utilizarea compuşilor intermediari ai căii centrale pentru sinteza de constituenţi proprii celulei căii centrale pentru sinteza de constituenţi proprii celulei bacteriene, proces care evoluează în faze succesive;

- se sintetizează macromolecule de depozit, adică polimeri uniformi, formaţi prin legarea unor monomeri în lanţuri de diferite dimensiuni.

Page 23: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI BACTERIANBACTERIANBACTERIANBACTERIAN

� Căile amfibolice - căile metabolice centrale, care îndeplinesc în acelaşi timp două funcţii: de eliberare de energie şi de furnizare a unor precursori necesari biosintezei.- Căile catabolice şi cele anabolice se desfăşoară simultan în celula bacteriană. Caracterul amfibolic este reprezentat de faptul că la anumite niveluri energia eliberată este utilizată la biosinteze, iar la alte niveluri intermediare se menţine calea catabolică ce duce la degradarea compuşilor intermediari.

Page 24: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

PARTICULARITĂŢI ALE PARTICULARITĂŢI ALE PARTICULARITĂŢI ALE PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI BACTERIANMETABOLISMULUI BACTERIANMETABOLISMULUI BACTERIANMETABOLISMULUI BACTERIAN

� Căile anaplerotice (căi auxiliare sau de reaprovizionare) - compuşii intermediari ai căilor centrale sunt în permanenţă îndepărtaţi din celulă, pe de intermediari ai căilor centrale sunt în permanenţă îndepărtaţi din celulă, pe de o parte în cursul degradării progresive enzimatice, cu eliberare de energie, în catabolism, iar pe de altă parte prin utilizarea lor în diferite biosinteze ce au loc în celulă. - Pentru buna funcţionare a acestor căi metabolice este necesară o reaprovizionare permanentă cu intermediarii respectivi. În urma epuizării materialului de la care s-a pornit, calea metabolică este frecvent reaprovizionatăcu diferite substanţe provenite din alte căi metabolice, catalizate enzimatic, ce se desfăşoară simultan în celula bacteriană. Căile metabolice auxiliare asigurăastfel completarea deficitului căilor metabolice principale, prin aprovizionarea cu diverşi compuşi şi permit funcţionarea îndelungată a acestora.

Page 25: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI BACTERIANBACTERIANBACTERIANBACTERIAN

Natura şi diversitatea nutrienţilor folosiţi în metabolismul bacterian� Microorganismele prezintă o capacitate unică de degradare a unor substanţe complexe din mediu şi de a sintetiza anumiţi metaboliţi.

ă� Luate ca grup, bacteriile sunt cele mai omnivore organisme din natură, pot realiza metabolismul folosind numeroase şi diverse surse de substanţe nutritive, începând cu azotul molecular şi sulful, până la cele mai complexe substanţe organice.

� Aceste particularităţi explică faptul că, deşi în natură au fost depuse numeroase produse de uzură şi de excreţie, cadavre, reziduuri, acestea nu s-au acumulat, pentru că au fost descompuse de către microorganisme şi reintroduse în circuitul elementelor biogene.

� În acelaşi timp, există unele microorganisme care pot utiliza doar un număr limitat de nutrienţi (unele bacterii patogene au nevoie de sânge în mediul de cultură).

Page 26: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI PARTICULARITĂŢI ALE METABOLISMULUI BACTERIANBACTERIANBACTERIANBACTERIAN

Plasticitatea metabolismului microorganismelor� Bacteriile au capacitatea de a folosi alternativ diferite surse de azot şi de carbon, înfuncţie de condiţiile de mediu, se adaptează la tipul şi cantitatea de nutrienţiexistenţi în mediu.existenţi în mediu.

Diversitatea mecanismelor enzimatice şi a produşilor de metabolism� Diversitatea căilor metabolice se manifestă în metabolismul bacterian prin existenţa unor căi alternative care pot fi folosite pentru un anumit compus. În funcţie de condiţiile de mediu şi cele intracelulare, celula bacteriană poate opta pentru una dintre căile prin care un anumit substrat poate fi degradat (de exemplu glucoza poate fi degradată prin trei căi metabolice diferite).

Intensitatea deosebită a metabolismului bacterian� Metabolismul bacterian se caracterizează printr-o intensitate excepţională în raport cu activităţile omoloage de la organismele superioare.

Page 27: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Transportul substanţelor prin membrana celulei bacterieneTransportul substanţelor prin membrana celulei bacterieneTransportul substanţelor prin membrana celulei bacterieneTransportul substanţelor prin membrana celulei bacteriene

� difuzia pasivă - tip de transport nespecific, o trecere lentă a � difuzia pasivă - tip de transport nespecific, o trecere lentă a substanţelor de la exteriorul la interiorul celulei bacteriene şi invers, fără consum de energie. Trecerea este determinată de concentraţie, se realizează de la o concentraţie mare la o concentraţie mică; difuzia se opreşte când concentraţia se egalizează. Prin difuzie pasivă sunt transportate: apa, O2, CO2, acizii graşi, substanţele liposolubile.

Page 28: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Transportul substanţelor prin membrana celulei bacterieneTransportul substanţelor prin membrana celulei bacterieneTransportul substanţelor prin membrana celulei bacterieneTransportul substanţelor prin membrana celulei bacteriene

� mecanisme de transport cu participarea unui transportor specific (carrier) – o proteină cu rolul de a fixa o anumităsubstanţă şi de a o transporta, traversând membrana plasmatică:substanţă şi de a o transporta, traversând membrana plasmatică:

�difuzia facilitată - fără consum de energie, determinată de gradientul de concentraţie, se realizează cu ajutorul unei proteine carrier. Trecerea se realizează de la o concentraţie mare la una mică, până la echilibrarea concentraţiilor de o parte şi de cealaltă a membranei. Proteina transportor măreşte viteza de difuzie a substanţei în raport cu difuzia pasivă;

Page 29: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Transportul substanţelor prin membrana celulei Transportul substanţelor prin membrana celulei Transportul substanţelor prin membrana celulei Transportul substanţelor prin membrana celulei bacterienebacterienebacterienebacteriene

�transportul activ - se realizează cu consum de energie, împotriva gradientului de concentraţie, de la concentraţie mică la gradientului de concentraţie, de la concentraţie mică la concentraţie mare; se produce o acumulare de substanţă în celula bacteriană, care poate depăşi de câteva mii de ori cantitatea din mediul extern;

�translocarea în grup - se realizează cu consum de energie; substanţa transportată suferă o modificare chimică la trecerea prin membrană, astfel că cea din interiorul celulei diferă de cea iniţialădin mediu.

Page 30: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Tipuri de respiraţie microbianăTipuri de respiraţie microbianăTipuri de respiraţie microbianăTipuri de respiraţie microbiană

După comportarea faţă de oxigenul atmosferic, se pot descrie 4 tipuri de microorganisme:

� microorganisme strict aerobe, au ca tip de respiraţie celulară respiraţia aerobă; pentru a se dezvolta, aceste microorganisme au nevoie de oxigen molecular, folosindu-l ca acceptor final de electroni;

Ex.: Mycobacterium tuberculosis

� microorganisme strict anaerobe, nu se pot dezvolta în prezenţa oxigenului; ele au nevoie de condiţii de anaerobioză şi ca tip de respiraţie celulară au fermentaţia sau respiraţia anaerobă;

Ex.: Clostridium tetani

Page 31: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Tipuri de respiraţie microbianăTipuri de respiraţie microbianăTipuri de respiraţie microbianăTipuri de respiraţie microbiană� microorganisme anaerobe, facultativ aerobe, au în general un metabolism de tip anaerob, dar pot trăi şi în prezenţa oxigenului

ă ţmetabolism de tip anaerob, dar pot trăi şi în prezenţa oxigenului molecular, caz în care prezintă un metabolism aerob; tipul de respiraţie celulară este diferit, în funcţie de prezenţa sau absenţa oxigenului (respiraţie anaerobă sau aerobă);

� Ex.: Escherichia coli, Streptoccoccus sp., Staphylococcus sp.

� microorganisme microaerofile, au nevoie de o cantitate de oxigen mai mică decât în atmosferă pentru a se dezvolta, concentraţiile mari de oxigen fiind nocive pentru ele; tipul de respiraţie celulară este o respiraţie cu tendinţă spre fermentaţie.

Ex.: Leptospira sp., Spirochaeta sp.

Page 32: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Tipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganismeCriteriile după care se poate caracteriza nutriţia microorganismelor sunt:

� natura sursei de carbon şi azot şi capacitatea de sinteză a metaboliţilor � natura sursei de carbon şi azot şi capacitatea de sinteză a metaboliţilor esenţiali, în funcţie de care microorganismele pot avea nutriţie:

� autotrofă

� heterotrofă� sursa de energie, în funcţie de care microorganismele pot avea nutriţie:

� fototrofă

� chemotrofă.

Page 33: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Tipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganisme

� Autotrofia - capacitatea de sinteză a tuturor metaboliţilor esenţiali ţ ă ş

� Autotrofia - capacitatea de sinteză a tuturor metaboliţilor esenţiali pornind de la substanţe anorganice simple ca sursă de carbon şi azot (CO2, NH3, NO3

-, NO2-).

� Heterotrofia - capacitatea de a sintetiza metaboliţi esenţiali pornind de la substanţe organice preformate, care joacă rol de sursă de carbon şi azot.

Page 34: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Tipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganisme� Fototrofia - capacitatea de a sintetiza metaboliţii esenţiali cu ajutorul energiei luminoase; după natura donatorilor de protoni sau electroni, energiei luminoase; după natura donatorilor de protoni sau electroni, microorganismele fototrofe se împart în:

� microorganisme fotolitotrofe – care folosesc ca donor de protoni sau electroni substanţe anorganice oxidabile (H2O, H2S, S, H2); se numesc şi fotoautotrofe;

� microorganisme fotoorganotrofe – care folosesc ca donor de protoni sau electroni substanţe organice oxidabile; se numesc şi fotoheterotrofe;

Page 35: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Tipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganisme

� Chemotrofia - capacitatea de a sintetiza metaboliţii esenţiali cu ajutorul energiei chimice înmagazinată în legăturile chimice ale substanţelor. Microorganismele chemotrofe se numesc şi chemosintetizante. După natura donatorilor de protoni sau electroni, substanţelor. Microorganismele chemotrofe se numesc şi chemosintetizante. După natura donatorilor de protoni sau electroni, microorganismele chemotrofe se împart în:

� microorganisme chemolitotrofe – care folosesc ca donor de protoni sau electroni substanţe anorganice oxidabile; se numesc şi chemoautotrofe;

� microorganisme chemoorganotrofe – care folosesc ca donor de protoni sau electroni substanţe organice oxidabile; se numesc şi chemoheterotrofe.

Page 36: 3 CRESTERE.MULTIPLICARE

Tipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganismeTipuri de nutriţie la microorganisme

Nr.

crt.

Tip de

nutriţie

Sursă de

energie

Sursă de

carbon şi azot

Donator de

protoni sau

electroni

Exemple

1 Fotolito-

autotrofă

Radiaţia

luminoasă

Subst.

anorg.

(CO2, NH3)

Substanţe

anorganice

(H2O, H2S, S)

Cianobacterii

Bacterii sulfuroase roşii

şi verzi(CO2, NH3) (H2O, H2S, S) şi verzi

2 Foto-

organo-

heterotrofă

Radiaţia

luminoasă

Substanţe

organice

Substanţe

organice

Bacterii sulfuroase roşii

3 Chemolito-

autotrofă

Oxidarea

substanţelor

anorganice

Subst.

anorg.

(CO2, NH3)

Substanţe

anorganice

(NH3, H2S, S)

Bacterii nitrificatoare

Bacterii sulfoxidante

Hidrogenbacterii

4 Chemo-

organo-

heterotrofă

Oxidarea

substanţelor

organice

Substanţe

organice

Substanţe

organice

Majoritatea

microorganismelor

(bacterii, drojdii,

mucegaiuri, protozoare)