Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

21
Clasificati bacteriile dupa forma si dispunere ( exemple) 2.2. Forma şi dimensiunile bacteriilor 2.2.1. Forma În funcţie de formă, bacteriile se pot grupa în mai multe categorii şi pot avea: a) formă cocoidală, cu diametre egale sau inegale (coci), dispuse izolat sau grupat. Majoritarea steptococilor şi stafilococii sunt sferici, enterococii sunt ovalari, pneumococii sunt lanceolaţi, gonococii şi meningococii pot fi reniformi. Modul de dispunere poate fi considerat, cu anumite rezerve, caracteristic pentru unele genuri de bacterii, de ex.: - stafilococii sunt coci sferici dispuşi în grămezi („ciorchine”); - pneumococii sunt coci lanceolaţi dispuşi doi câte doi, eventual înconjuraţi de o capsulă comună (în diplo); - streptococii sunt coci dispuşi în lanţuri etc.; b) formă de bastonaş (bacili, „rods”), drepţi cu capetele uşor rotunjite (enterobacterii), drepţi cu capetele tăiate drept ( Bacillus anthracis ), fuziformi, cu ambele capete ascuţite ( Fusobacterium nucleatum ), dispuşi uneori într-un mod caracteristic (de exemplu „în palisade”, ca şi scândurile dintr-un gard - bacilii pseudodifterici); c) aspect cocobacilar (exemplu H. influenzae , B. pertussis , B. abortus ); d) actinomicete, care în culturi tinere formează filamente lungi, ramificate (asemănător mucegaiurilor); aceste filamente se fragmentează şi rezultă aspecte bacilare (ex. Actinomyces israelli ); e) forma spiralată (bacili curbi - V. cholerae , spirili şi spirochete - T. pallidum ). Unele bacterii, chiar şi atunci când rezultă prin multiplicarea unei singure celule „mamă” prezintă un pleomorfism deosebit de accentuat (de exemplu Proteus spp.). 2.Structura peretelui la bacteriile gram-pozitive si gram-negative 2.3.1.1. Peretele bacterian Peretele bacterian înconjoară membrana citoplasmatică. Lipseşte la bacteriile din genul Mycoplasma . Are o grosime de circa 15-30 nm. Bacteriile Gram- pozitive conţin aproximativ 80-90% mureină. Mureina este un heteropolimer al cărui schelet este format din lanţuri polizaharidice. Aceste lanţuri sunt formate prin polimerizarea, alternantă, a 2 structuri zaharidice: - acidul N-acetil- muramic (NAM) şi - N-acetil- glucozamina (NAG). Fiecare moleculă de NAM are substituit un tetrapeptid.Între tetrapeptidele substituite, la lanţurile polizaharidice alăturate, se stabilesc legături peptidice prin gruparea terminală -COOH a unui tetrapeptid şi grupări terminale libere ale tetrapeptidului vecin. Astfel se formează structuri bidimensionale, destul de complicate, sub forma unor straturi care înconjoară întreaga celulă bacteriană. Bacteriile Gram- pozitive reţin violetul de metil (violet de genţiană în coloraţia „clasică”) şi au culoare violet pe frotiul colorat Gram.Dintre bacteriile

description

clasificarea bacteriilor in functie de forma si dispunerea acestora

Transcript of Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

Page 1: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

Clasificati bacteriile dupa forma si dispunere ( exemple)

2.2. Forma şi dimensiunile bacteriilor

2.2.1. Forma

În funcţie de formă, bacteriile se pot grupa în mai multe categorii şi pot avea:

a) formă cocoidală, cu diametre egale sau inegale (coci), dispuse izolat sau grupat. Majoritarea steptococilor şi stafilococii sunt sferici, enterococii sunt ovalari, pneumococii sunt lanceolaţi, gonococii şi meningococii pot fi reniformi.

Modul de dispunere poate fi considerat, cu anumite rezerve, caracteristic pentru unele genuri de bacterii, de ex.:

- stafilococii sunt coci sferici dispuşi în grămezi („ciorchine”);

- pneumococii sunt coci lanceolaţi dispuşi doi câte doi, eventual înconjuraţi de o capsulă comună (în diplo);

- streptococii sunt coci dispuşi în lanţuri etc.;

b) formă de bastonaş (bacili, „rods”), drepţi cu capetele uşor rotunjite (enterobacterii), drepţi cu capetele tăiate drept (Bacillus anthracis), fuziformi, cu ambele capete ascuţite (Fusobacterium nucleatum), dispuşi uneori într-un mod caracteristic (de exemplu „în palisade”, ca şi scândurile dintr-un gard - bacilii pseudodifterici);

c) aspect cocobacilar (exemplu H. influenzae, B. pertussis, B. abortus);

d) actinomicete, care în culturi tinere formează filamente lungi, ramificate (asemănător mucegaiurilor); aceste filamente se fragmentează şi rezultă aspecte bacilare (ex. Actinomyces israelli);

e) forma spiralată (bacili curbi - V. cholerae, spirili şi spirochete - T. pallidum).

Unele bacterii, chiar şi atunci când rezultă prin multiplicarea unei singure celule „mamă” prezintă un pleomorfism deosebit de accentuat (de exemplu Proteus spp.).

2.Structura peretelui la bacteriile gram-pozitive si gram-negative

2.3.1.1. Peretele bacterian

Peretele bacterian înconjoară membrana citoplasmatică. Lipseşte la bacteriile din genul Mycoplasma. Are o grosime de circa 15-30 nm.

Bacteriile Gram-pozitive conţin aproximativ 80-90% mureină. Mureina este un heteropolimer al cărui schelet este format din lanţuri polizaharidice. Aceste lanţuri sunt formate prin polimerizarea, alternantă, a 2 structuri zaharidice:

- acidul N-acetil-muramic (NAM) şi

- N-acetil-glucozamina (NAG).

Fiecare moleculă de NAM are substituit un tetrapeptid.Între tetrapeptidele substituite, la lanţurile polizaharidice alăturate, se stabilesc legături peptidice prin gruparea terminală -COOH a unui tetrapeptid şi grupări terminale libere ale tetrapeptidului vecin. Astfel se formează structuri bidimensionale, destul de complicate, sub forma unor straturi care înconjoară întreaga celulă bacteriană.

Bacteriile Gram-pozitive reţin violetul de metil (violet de genţiană în coloraţia „clasică”) şi au culoare violet pe frotiul colorat Gram.Dintre bacteriile Gram-pozitive se pot aminti stafilococul, streptococul, enterococul, bacilul difteric, bacilul listeriozei, actinomicetele, bacilul antraxului, clostridiile etc.

În cazul bacteriilor Gram-negative se descrie un perete celular în general mai subţire dar mult mai complex. Peretele este alcătuit dintr-un strat fin de peptidoglican (circa 10-20% din structura peretelui) care este acoperit de o membrană externă. Spaţiul dintre membrana

citoplasmatică şi membrana externă (include peptidoglicanul) reprezintă spaţiul periplasmic. Din punct de vedere chimic, membrana externă este alcătuită din fosfolipide, proteine şi cantităţi variabile de lipopolizaharide. Alte proteine importante care se află la acest nivel sunt porinele. Lipopolizaharidul (endotoxina) are în componenţă două structuri esenţiale: lipidul A şi polizaharidul O. Bacteriile Gram-negative se decolorează cu alcool-acetonă şi se recolorează cu fucsină diluată (au culoare roşie la coloraţia Gram). Dintre bacteriile Gram-negative am putea aminti meningococul, gonococul, enterobacteriile, vibrionul holeric, bacilul piocianic, cocobacilii Gram-negativi (ex. Haemophilus influenzae, Bordetella pertussis, Brucella abortus) etc.

Rolul peretelui bacterian

- prin rigiditate asigură forma caracteristică bacteriei (coci, bacili, etc);

- asigură rezistenţa bacteriei (de exemplu la variaţii ale presiunii osmotice şi la presiuni interioare care pot ajunge până la 20 atm.);

- flexibilitatea peretelui celular la unele bacterii (ex. spirochete) poate fi explicată atât prin flexibilitatea membranei cât şi prin grosimea redusă a peptidoglicanului;

- are rol antigenic (carbohidratul C la streptococ, antigenul O - polizaharidic, în cazul bacteriilor Gram-negative, etc);

- prezintă receptori, de exemplu pentru bacteriofagi;

- are rol în diviziunea bacteriană participând la formarea septului transversal;

- la nivelul lui pot acţiona unele antibiotice (exemplu beta-lactaminele, vancomicina, D-cicloserina);

- la bacteriile Gram-negative este asociat cu numeroase enzime (situate în spaţiul

Page 2: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

periplasmic şi la nivelul membranei externe).

Protoplastul (formă rotundă înconjurată de membrana citoplasmatică) reprezintă bacteria Gram-pozitivă după îndepărtarea completă a peretelui, de exemplu sub acţiunea lizozimului care lizează mureina. În medii hipotone protoplastul se lizează. Este o structură care nu se poate multiplica.

Sferoplastul reprezintă bacteria Gram-negativă după degradarea parţială a peretelui (conţine o cantitate mai mică de mureină). Lizozimul poate acţiona asupra peptidoglicanului numai după alterarea membranei externe (ex. după tratare cu EDTA). În medii hipotone sferoplastul se lizează. Spre deosebire de protoplast, se poate multiplica.

4.Structura si rolul membranei citoplasmatice.

Membrana citoplasmatică

Între perete şi citoplasmă există membrana citoplasmatică având grosimea de 7-10 nm; poate reprezenta circa o zecime din greutatea uscată a peretelui bacterian. Electronomicrografic apare formată din 2 straturi întunecoase separate de un strat mai clar. Este considerată un „mozaic fluid”, compusă dintr-un film fosfolipidic în care flotează proteine globulare cu extremităţile polare hidrofile expuse spre spaţiul intracelular, extracelular sau ambele. Aproape 10% din proteinele celulei bacteriene, peste 200 de feluri de proteine, sunt localizate la nivelul membranei citoplasmatice. Fosfolipidele, dispuse în dublu strat, au extremităţile polare, hidrofile, expuse contactului cu apa pe ambele feţe ale membranei şi extremităţile nepolare, hidrofobe, orientate spre stratul mijlociu al membranei. Nu conţine steroli (excepţie Mycoplasma spp.).

Rolurile membranei citoplasmatice sunt de:

- filtru selectiv, datorită permeazelor (rol în permeabilitate şi transport);

- barieră osmotică;

- a conţine enzime ale metabolismului respirator (de exemplu citocromi);

- a fi sediul majorităţii activităţilor enzimatice ale celulei bacteriene (de exemplu intervine activ în procesele de biosinteză);

- excreţie a unor enzime hidrolitice;

- a interveni activ în procese de biosinteză;

- a contribui la formarea septului transversal (rol în diviziunea celulară);

- a participa la procesul de chemotaxie prin receptorii de pe suprafaţa sa.

Asupra membranei pot acţiona anumite antibiotice (de exemplu polimixinele).

5.Ribozomii: structura si rol

Ribozomii au formă aproximativ sferică, pot fi văzuţi la microscopul electronic.Mărimea lor (circa 10-20 nm) depinde de concentraţia ionilor Mg2+ şi K+. Unii ribozomi sunt liberi în citoplasmă, în timp ce alţii apar legaţi de faţa internă a membranei citoplasmatice. Din punct de vedere chimic conţin circa 65% ARNr (ribozomal). Au constanta de sedimentare de 70 unităţi Swedberg dar sunt constituiţi din două subunităţi de câte 30S şi respectiv 50S. În subunitatea mică intră o singură moleculă de ARNr, 16S şi 21 de tipuri de proteine ribozomale. În subunitatea mare intră mai multe tipuri de molecule de ARNr (ex. ARNr 23S). Între cele două subunităţi se formează canalul prin care trec moleculele de ARNm (mesager) în cursul sintezei proteice. Se apreciază că într-o bacterie cu dimensiuni medii, aflată în faza de creştere activă, se sintetizează circa 500 ribozomi/minut, metabolismul bacterian fiind foarte intens.

Ribozomii au rol esenţial în procesul de biosinteză proteică. Au tendinţa de a se grupa în polisomi (poliribozomi) cu eficienţă sporită în

biosinteza proteică. În aceste condiţii, la un moment dat pe aceeaşi moleculă de ARNm se află în scopul traducerii mesajului genetic mai mulţi ribozomi, care constituie un ansamblu care poartă numele de polisom.

6. Mezozomii, incluziille si vacuolele

Mezozomii

Mezozomii sunt structuri care se formează prin invaginarea membranei citoplasmatice de care rămân legaţi. Sunt prezenţi în special la bacteriile Gram-pozitive. Au structura chimică a membranei citoplasmatice şi aceleaşi funcţii în permeabilitate şi respiraţie. Cu un capăt se pot fixa de materialul nuclear, favorizând distribuirea în mod egal a genomului între cele două celule fiice. Au rol şi în formarea septului transversal.

Incluziile

Incluziile sunt formaţiuni care apar în citoplasmă la sfârşitul perioadei de creştere activă. Dimensiunea şi forma incluziilor citoplasmatice pot varia în funcţie de condiţiile externe. Pot conţine polimeri anorganici (de exemplu, corpusculii metacromatici ai genului Corynebacterium), substanţe anorganice simple, polimeri organici (rezervor energetic mai ales la germenii sporulaţi aerobi), lipide, cristale, granulaţii de sulf etc.

Vacuolele

Vacuolele sunt formaţiuni sferice care conţin diferite substanţe în soluţie apoasă. Au o membrană lipoproteică numită tonoplast. Au fost descrise în mai ales la bacteriile acvatice şi ar putea avea un rol în plutirea acestora.

7.Masa nucleara bacteriana

Structura

Caracteristici

Masa nucleară vine în contact direct cu citoplasma. Este localizată în partea centrală a celulei. Conţine ADN, nu are nucleoli. Are afinitate pentru coloranţii bazici, dar pe preparatele colorate uzual este mascat de bazofilia intensă a citoplasmei bogată în ARN.

Page 3: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

Unicul cromozom bacterian este alcătuit dintr-o singură moleculă de ADN dublu catenar, cu aspectul unui fir lung (1.000-2.000 µm), închis într-un inel şi replicat pe el însuşi, superspiralat. Mărimea cromozomului poate să difere în funcţie de specia bacteriană (şi respectiv numărul de perechi de baze); cea mai mică celulă bacteriană ar fi cea de Mycoplasma spp.,Având în vedere că dimensiunea bacteriilor este de circa 1-2 mm în cazul cocilor şi de câteva ori mai mare în cazul bacililor, pentru ca materialul genetic să poată fi conţinut în acest spaţiu redus, acesta trebuie să fie compactat într-un mod remarcabil şi astfel, rezultă nucleoidul bacterian care poate fi diferenţiat microscopic. Nucleoidul este format din molecula de ADN asociată cu proteine şi o cantitate variabilă de ARN.

Relativ recent (1989) s-a descoperit că există şi bacterii care deţin cromozomi lineari (ex. Borrelia burgdorferi). Toate speciile din genul Borrelia deţin şi plasmide lineare.

Replicarea cromozomului bacterian se face printr-un mecanism semiconservativ. Aşa cum am menţionat, cromozomul este unic, însă în celula care se dezvoltă rapid există posibilitatea ca înainte ca prima replicare să se fi încheiat să se iniţieze încă o replicare şi în acest caz celula bacteriană va putea fi meroploidă (doar anumite regiuni cromozomiale sunt copiate de mai multe ori) sau chiar poliploidă (tot cromozomul a fost copiat de mai multe ori). Dacă replicarea cromozomială nu este succedată de diviunea celulei (aşa cum se întâmplă în mod obişnuit), putem remarca în celula bacteriană existenţa mai multor cromozomi. Cromozomii suplimentari (în total 2 sau 4) nu aduc o informaţie genetică diferită pentru că ei sunt copii ale cromozomului iniţial (identici cu acesta).

Nucleul deţine informaţia genetică necesară proceselor vitale de creştere şi multiplicare.

Codonul.Din punct de vedere funcţional, 3 nucleotide consecutive din structura moleculei de ADN formează un codon. Codonii deţin informaţia genetică pentru a plasa într-o anumită secvenţă un anumit aminoacid, în lanţul polipeptidic care va fi sintetizat la nivelul ribozomilor.

Cistronul.Cistronul reprezintă o subunitate funcţională a genei, capabilă să determine independent sinteza unui lanţ polipeptidic.

Gena.Gena structurală reprezintă o porţiune a genomului, respectiv o anumită secvenţă de nucleotide dispuse liniar. Genele structurale reprezintă circa 90% din ansamblul informaţiei genetice. Poartă înscrisă în structura sa informaţia genetică necesară pentru sinteza unei proteine specifice, structurale sau funcţionale (enzime).

8.Capsula bacteriana

Structura

Rol

Localizare

Capsula: structură, rol, evidenţiere

Numeroase bacterii sintetizează polimeri organici (de obicei polizaharide) care formează în jurul celulei o matrice fibroasă, numită glicocalix.

La unele bacterii glicocalixul aderă strâns de celula bacteriană şi reprezintă capsula. Există bacterii care deţin o capsulă bine definită, cu structură polizaharidică (S. pneumoniae, K. pneumoniae, unele tulpini de E. coli etc) sau cu structură polipeptidică (Bacillus anthracis etc).

La alte bacterii, glicocalixul formează o reţea laxă de fibrile care se pierde parţial în mediu şi poate fi separată de corpul bacterian prin centrifugare, capsula flexibilă, care nu este vizibilă la microscopul optic.

Roluri:

- factor de virulenţă, împiedicând fagocitarea bacteriei şi favorizând invazivitatea;

- rezistenţă faţă de surfactanţi, anticorpi;

- permite aderarea unor bacterii (rol de adezină);

- barieră protectoare faţă de bacteriofagi, protozoare;

- conţine substanţe cu specificitate antigenică (de specie sau de tip) - antigenul K. Spre exemplu, în cazul S.

pneumoniae există peste 90 tipuri antigenice capsulare în timp ce la E. coli sau la Klebsiella pneumoniae există peste 80 tipuri antigenice capsulare.

Flagelii bacteriene:

Structura

Rol

Localizare

Flagelii: structură, rol, localizare

Cilii sau flagelii conferă mobilitate bacteriilor. Mobilitatea poate fi evidenţiată în preparatul proaspăt (între lamă şi lamelă) sau pe anumite medii speciale (ex. MIU). Mobilitatea germenilor din genul Proteus este observată pe orice mediu de cultură solid pe care acest microorganism foarte mobil se dezvoltă (fenomenul de „invazie”).

Flagelii sunt formaţiuni fine, alungite, flexibile, cu origine la nivelul corpusculului bazal. Acesta este alcătuit (de ex. la majoritatea bacteriilor Gram-negative) din patru discuri aranjate ca două perechi pe o structură care trece prin mijlocul lor. Corpusculul bazal este plasat în perete şi membrana citoplasmatică. Din punct de vedere chimic flagelul este de natură proteică (flagelina).

Roluri:

- în mobilitate (cu o viteză de circa 50 µm / secundă); cilul are o mişcare de rotaţie, asemănătoare unei înşurubări în mediu şi ca atare corpul bacterian este împins în direcţia opusă; „motorul” rotaţiei e reprezentat de corpusculul bazal iar energia este obţinută din ATP;

- antigenic (datorită structurii proteice - antigenul H, specific de tip);

- în clasificarea bacteriilor (prin număr şi distribuţie), bacteriile putând fi

- monotriche (cu un flagel dispus la o extremitate), de exemplu Vibrio cholerae, Pseudomonas aeruginosa;

- lofotriche (cu un mănunchi de flageli dispus la o extremitate);

- peritriche (cu mai mulţi flageli dispuşi de-a lungul suprafeţei

Page 4: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

bacteriene), de exemplu E. coli, Proteus mirabilis.

10. Fimbriile bacteriene:

Fimbriile (pilii)

Sunt formaţiuni scurte, fine, nu au rol în mobilitate. De obicei pilii sunt mai subţiri decât cilii. Pot fi foarte numeroase pe suprafaţa majorităţii bacteriilor; pot fi observate numai la microscopul electronic.

Există pili comuni, cu următoarele roluri:

- în aderenţa bacteriană (adezine);

- conţin receptori specifici pentru bacteriofagi;

- antigenic (la unele bacterii), ex. N. Meningitidis şi N. gonorrhoeae.

Există pili „F” (sexuali), determinaţi genetic de factorul de fertilitate F (episom). Aceştia îndeplinesc rolul canalului de conjugare.

11. Sporii bacterieni:

Structura

Rol

Localizare

Sporii: structură, compoziţie chimică, rol, localizare

Fenomenul de sporogeneză este mai des întâlnit la Bacillaceae (genurile Clostridium şi Bacillus). Pe sol, în condiţii de uscăciune, la adăpost de lumina solară directă, endosporii persistă zeci şi poate sute de ani.

Materialul genetic este concentrat şi, împreună cu apa legată, lipide, Ca++, Mg++, este înconjurat de un strat protector (membrana sporală, cortexul sporal, învelişurile sporale). „Sâmburele” sporal împreună cu membrana citoplasmatică formează protoplastul sporal.

Roluri:

- formă de rezistenţă şi conservare a speciei (în condiţii favorabile un spor se poate transforma într-o bacterie/forma vegetativă; procesul de formare a sporului ar putea fi considerată una dintre cele mai primitive forme de diferenţiere, dar nu este un proces de reproducere celulară aşa cum se întâmplă la fungi sau paraziţi);

- rezistă la căldură, uscăciune, la anumite substanţe chimice şi antibiotice, raze UV, etc.

Sporul poate fi localizat:

- central sau subterminal, mai mic decât celula (ex. la Bacillus anthracis);

- central sau subterminal, mai mare decât celula (ex. la Clostridium hystoliticum, etc.);

- terminal (ex. la Clostridium tetani, cu aspectul de „băţ de chibrit”).

Poate fi evidenţiat prin coloraţii speciale (de exemplu verde malachit) sau prin coloraţia Gram (locul sporului rămâne necolorat).

Este sensibil la formol, propiolactonă etc. Este distrus prin autoclavare.

12. Apa, subtantele minerale si pigmentii in structura celulei bacteriene

3.1.1. Apa: procent, rol

Apa reprezintă peste 75-85% din greutatea umedă a bacteriei. Există apă liberă (mediu de dispersie) şi apă legată fizico-chimic cu diferite structuri. Sporii au puţină apă, în special apă legată. Bacteriile sunt fiinţe „acvatice” prin excelenţă. Vacuolele sunt formaţiuni sferice care conţin diferite substanţe în soluţie apoasă. Au o membrană lipoproteică numită tonoplast. Au fost descrise în special la bacteriile acvatice şi ar putea avea un rol în plutirea acestora.

Dintre rolurile îndeplinite am putea aminti faptul că apa reprezintă un mediu de dispersie, este reactiv în reacţiile metabolice, reprezintă etapa finală a unor reacţii oxidative etc.

Prin deshidratare (desicare) este posibilă prezervarea culturilor bacteriene timp îndelungat. O

metodă des utilizată datorită eficienţei sale este liofilizarea (criodesicarea). Studiile ştiinţifice au arătat că, în general, germenii Gram-negativi rezistă mai puţin timp liofilizării decât cei Gram-pozitivi, fenomen care a fost pus pe seama stratului mai subţire de peptidoglican.

3.1.2. Substanţele minerale

Substanţele minerale reprezintă 2-30% din greutatea uscată a bacteriei şi variază în funcţie de specie, vârsta culturii, compoziţia chimică a mediului. Unele elemente intră în compoziţia diferitelor structuri (exemplu sulful intră în structura aminoacizilor, fosforul în structura fosfolipidelor etc).

Dintre rolurile îndeplinite am putea aminti următoarele:

favorizează schimburile cu mediul,

participă la reglarea presiunii osmotice,

pot stimula creşterea şi funcţia bacteriei (de exemplu fierul în cazul bacilului difteric, care condiţionează şi producerea de toxine),

activează unele sisteme enzimatice, contribuie la reglarea pH-ului şi a potenţialului de oxido-reducere.

Aşa cum am menţionat anterior, la nivel ribozomal se găsesc Mg++ şi K+.

3.1.6. Pigmenţii

Pigmentogeneza este caracteristică bacteriilor cromogene şi este dependentă de condiţiile de cultivare.

Producerea de pigmenţi poate reprezenta un criteriu de identificare (ex. în cazul tulpinilor de Pseudomonas aeruginosa sau în cazul unor specii din genul Staphylococcus). Trebuie să reţinem încă de la început faptul că în cazul stafilococilor, pigmentogeneza este doar un caracter orientativ şi nu vom clasifica drept „patogenă” o tulpină de stafilococ în funcţie de „culoarea” coloniei. Stafilococii sunt condiţionat patogeni. Testul orientativ privind patogenitatea este

Page 5: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

testul coagulazei care ar trebui efectuat în mod obligatoriu pentru toate tulpinile izolate de la pacienţi.

După localizarea pigmentului, bacteriile pot fi:

cromofore (pigmentul este legat în citoplasmă);

paracromofore (pigmentul este prezent în perete sau în stratul mucos, de exemplu la S. aureus sau la Staphylococcus epidermidis);

cromopare (pigmentul este difuzibil în mediu, de exemplu la Pseudomonas aeruginosa).

În afară de faptul că datorită producerii de pigmenţi (albastru, galben-verde, maro etc. în cazul Ps. Aeruginosa sau auriu, citrin, alb în cazul tulpinilor de Staphylococcus) medicul de laborator se poate orienta în alegerea testelor de identificare într-un anumit context clinic şi microbiologic.

Putem aminti și faptul că pigmenţii pot avea o serie de roluri, de ex.: rol de protecţie faţă de radiaţiile UV (pigmenţi carotenoizi), rol antibiotic (exemplu piocianina elaborată de P. aeruginosa faţă de B. anthracis) şi rol enzimatic.

13. Glucidele, Proteinele si Lipidele in structua celulei bacteriene.

3.1.3. Glucidele

În structura bacteriană se pot găsi glucide simple cu rol în metabolismul intermediar glucidic, precum şi glucide complexe, de exemplu poliozide. Acestea din urmă au o serie de roluri, spre ex. participă la realizarea structurii peretelui celular, fac parte din capsula unor bacterii etc.

Există teste biochimice în care se urmăreşte utilizarea sau imposibilitatea utilizării unui anumit zahar de către o bacterie. Aceste teste sunt utile pentru identificarea bacteriei respective (în special în cazul enterobacteriilor folosind mediile TSI, MIU, sistemele API etc). Testările biochimice sunt de mare utilitate şi în studiul fungilor (auxanogramă, zimogramă).

3.1.4. Proteinele

Există proteine simple (cu rol în metabolismul intermediar protidic) şi proteine complexe, cum ar fi:

mucoproteinele (ex. mucopolizaharidul de grup al S. pneumoniae, acidul hialuronic din structuri de tip capsular),

cromoproteinele (ex. catalaze, peroxidaze, citocromi),

nucleoproteinele (ex. în acizii nucleici).

Este de remarcat prezenţa în structurile bacteriene a unui aminoacid special, acidul diaminopimelic, precum şi a aminoacizilor în forma D (ceea ce reprezintă o adaptare biochimică a bacteriilor faţă de acţiunea nocivă a enzimelor proteolitice).

3.1.5. Lipidele

Reprezintă mai puţin de 10% din greutatea uscată a bacteriilor şi variază cantitativ în funcţie de specie, vârsta culturii (cresc în celulele „îmbătrânite”, reprezentând probabil un semn de degenerescenţă) şi compoziţia mediului. La mycobacterii, sunt în cantitate mai mare (circa 20-40%), în special la nivel parietal şi determină o serie de proprietăţi specifice, inclusiv afinitatea tinctorială. Lipidele se pot găsi libere în vacuole, combinate sau făcând parte din diferite structuri ale celulei bacteriene (perete, membrană, mezozomi).

Dintre lipidele bacteriene putem aminti:

acizii graşi speciali (ex. acidul mycolic la mycobacterii),

cerurile (acizi graşi plus alcooli monovalenţi superiori), care se găsesc în cantitate mare la bacteriile acid-alcoolo-rezistente (ex. în peretele mycobacteriilor, nocardiilor etc). Dintre acestea, ceara D pare a fi implicată în inducerea hipersensibilităţii întârziate (de tip IV).

- fosfolipidele, cum este lipoidul ubiquitar (difosfatidil glicerol) din Treponema pallidum (agentul etiologic al sifilisului) sau lipidul A din structura lipopolizaharidului bacteriilor Gram-negative, cu activitate toxică.

14. Substante cu actiune antibiotica produse de bacteria

3.1.8. Substanţe cu acţiune antibiotică:

- plasmidul „Col” codifică proprietatea unor bacterii de a elabora bacteriocine, cu efect asupra altor bacterii receptive înrudite (de exemplu colicinele elaborate de E. coli);

- unele bacterii din genul Bacillus produc antibiotice polipeptidice (de exemplu, B. licheniformis produce bacitracina, B. brevis sintetizează gramicidina, iar B. polymyxa sintetizează polimixina; ultimele 2 specii fac parte, astăzi, din alte genuri).

15. Nutritia principalelor bacterii studiate; Tipuri de nutritie

Nutriţia bacteriană reprezintă suma proceselor metabolice care conduc la producerea de materiale convertibile în energie şi în diferite componente celulare. Nutrienţii sunt substanţe ale căror soluţii pot traversa membrana citoplasmatică pentru a fi antrenaţi în reacţiile metabolice care asigură creşterea şi multiplicarea celulară.

În raport cu sursele folosite ca material de sinteză în ambele diviziuni se diferenţiază:

bacterii autotrofe, capabile să-şi sintetizeze toţi compuşii organici din materie anorganică şi

bacterii heterotrofe, dependente de prezenţa unor compuşi organici.

Nutriţia principalelor bacterii studiate

Majoritatea bacteriilor comensale, condiţionat patogene sau patogene importante pentru om, sunt chimiosintetizante, heterotrofe. Se diferenţiază în funcţie de tipul respirator. Există şi bacteriile paratrofe, a căror energie trebuie oferită de gazdă. Bacteriile paratrofe sunt parazite strict intracelular (de exemplu microorganismele din genurile Rickettsia şi Chlamydia, care depind nutriţional de o gazdă vie).

Page 6: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

Creşterea microbiană necesită polimerizarea unor substanţe mai simple pentru a forma: proteine, acizi nucleici, polizaharide şi lipide. Aceste substanţe se obţin fie din mediul de cultură, fie sunt sintetizate de către celulele în creştere (sunt necesare diferite coenzime şi legături macroergice de tipul celor din ATP). Substanţele necesare şi coenzimele implicate se pot obţine dintr-un număr relativ redus de precursori metabolici.

Dacă o celulă bacteriană primeşte substanţele necesare, va sintetiza diferite macromolecule, iar secvenţa aranjării componentelor în aceste macromolecule este determinată fie după un model ADN-ADN (pentru acizii nucleici) sau ADN-ARN (pentru proteine), fie cu un determinism enzimatic pentru carbohidraţi şi lipide.

După ce moleculele au fost sintetizate, ele se autoansamblează, formând structuri supramoleculare: ribozomi, perete, flageli, pili etc. Rata sintezei macromoleculelor şi activitatea căilor metabolice sunt foarte bine reglate (există o permanentă balanţă a biosintezei).

Clasificarea bacteriilor in functie de tipul respirator.

Tipul respirator

În raport cu utilizarea proceselor pentru obţinerea energiei şi de relaţia cu oxigenul din mediu, bacteriile se pot grupa în 4 „tipuri respiratorii” principale:

- strict aerob, atunci când bacteriile (spre exemplu Bordetella pertussis) se dezvoltă numai în prezenţa unei presiuni crescute a O2, care este folosit ca acceptor final unic. Aceste bacterii posedă catalază, peroxidază, citocromi (de exemplu catalaza desface H2O2 toxic pentru celula bacteriană) şi utilizează numai procese de respiraţie. Unele specii aerobe (exemplu Pseudomonas aeruginosa) se pot dezvolta în medii lipsite de oxigen, dacă în mediu sunt prezenţi nitratul sau nitritul;

- strict anaerob, atunci când bacteriile (spre exemplu Clostridium tetani, Clostridium botulinum, Fusobacterium, Veillonella, Peptostreptococcus etc.) cresc numai în absenţa O2. Nu pot supravieţui în prezenţa O2, care nefiind redus are o acţiune bactericidă. Nu au

catalază, peroxidază (care acţionează asupra ionilor de O2 sau asupra H2O2). Aceste bacterii folosesc pentru obţinerea energiei numai procese de fermentaţie. Pentru cultivarea lor este necesară utilizarea unui mediu cu potenţial redox foarte scăzut.

- aerob facultativ anaerob, atunci când bacteriile (E. coli, S. aureus, S. pyogenes, etc.) se dezvoltă mai bine în mediile cu oxigen, prin procese de respiraţie, dar pot prezenta ambele tipuri respiratorii, în funcţie de potenţialul redox. Majoritatea au catalază sau citocromoxidază, dar nu au peroxidaze flavoproteice. În acest tip se încadrează majoritatea bacteriilor studiate.

- anaerob microaerofil, atunci când bacteriile (de exemplu Campylobacter) tolerează mici cantităţi de O2.

17. Definiti factorii de crestere bacteriana

Exemple

Populaţia reprezintă o multitudine de indivizi ai unei specii care convieţuiesc într-un anumit biotop.

Clona este populaţia care rezultă dintr-o singură celulă prin înmulţire vegetativă (diviziune binară).

Tulpina reprezintă populaţia microbiană alcătuită din descendenţii unei singure izolări în cultură pură.

Clasificati bacteriile in functie de temperatura optima de dezvoltare; dezvoltare

În funcţie de temperatura de dezvoltare, bacteriile pot fi:

- mezofile, cu temperatura optimă de 30-37ºC;

- psichrofile, cu temperatura optimă în jur de 20ºC (unele acceptând temperaturi apropiate de 0ºC; Listeria spp. poate supravieţui sau se poate chiar şi multiplica la temperatura din frigider). Ele sunt adaptate la acest mediu prin numărul mare de acizi graşi nesaturaţi conţinuţi de membrana plasmatică. Gradul de nesaturare al unui acid gras se corelează cu timpul de solidificare sau stadiul de tranziţie termică (temperatura la care se topeşte sau se solidifică lipidul).

Acizii graşi nesaturaţi rămân în fază lichidă la temperaturi joase, dar sunt denaturaţi la temperaturi moderate. Fie că acizii graşi din membrană se află în fază lichidă sau solidă, ei afectează fluiditatea membranei, care afectează în mod direct capacitatea de a funcţiona.

- termofile, cu temperatura optimă de 50-60ºC (unele putând să se multiplice şi la temperaturi apropiate de 95ºC, ca de ex. Thermus aquaticus). Bacteriile termofile sunt adaptate să reziste la temperaturi de peste 60°C printr-o varietate de modalităţi. Acizii graşi din membrana bacteriilor termofile sunt acizi graşi saturaţi, permiţând membranelor să rămână stabile şi funcţionale la temperaturi ridicate.

- extrem termofile sau hipertermofile, cu temperatura optimă de 80°C sau mai mare şi o temperatură de dezvoltare maximă de 115°C. Nu sunt patogene.

19. Structura si sinteza peptidoglicanului

Sinteza peptidoglicanului

Sinteza peptidoglicanului se desfăşoară pe parcursul mai multor etape. Începe prin sinteza în citoplasmă a UDP-acid N-acetil muramic-pentapeptid (NAM). Această structură se ataşează de bactoprenol (un lipid din membrana celulară), după care urmează un lanţ de reacţii biochimice. Legarea încrucişată finală se realizează printr-o reacţie de transpeptidare în care terminaţiile amino libere ale pentaglicinei înlocuiesc reziduurile terminale ale D-Ala de la peptidul învecinat. Reacţia este catalizată de transpeptidaze, un set de enzime numite şi PBPs (penicillin binding proteins) care au atât activitate de transpeptidaze şi carboxipeptidaze, dar controlează şi gradul de legare a peptidoglicanului (aspect foarte important în diviziunea celulară). La nivelul lor se pot lega penicilinele şi alte medicamente beta-lactamice.

Această cale de biosinteză are o importanţă particulară în medicină, oferind şi baza acţiunii selective a unor antibiotice (peniciline, cefalosporine, bacitracină, vancomicină, cicloserină, etc). Spre deosebire de celulele gazdei, microorganismele sunt izotone cu

Page 7: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

fluidele organismului. În interiorul lor presiunea osmotică este foarte mare şi viabilitatea lor depinde de integritatea peretelui (peptidoglican) pe tot parcursul ciclului celular. Orice compus care inhibă o etapă în biosinteza peptidoglicanului la o bacterie în creştere va putea produce liza bacteriană (efect bactericid).

20. Definiti notiunea de crestere si multiplicare bacteriana

Noţiuni de creştere şi multiplicare bacteriană

Creşterea oricărui organism are loc prin sinteza de noi molecule. Deoarece creşterea volumului celular raportată la creşterea suprafeţei este mai mare, în cursul creşterii se ajunge la un punct critic. Multiplicarea celulară este o consecinţă a creşterii. Se restabileşte raportul optim dintre volumul şi suprafaţa celulei.

Multiplicarea majorităţii bacteriilor se face prin diviziune simplă (binară). Sporii nu reprezintă forme de multiplicare (aşa cum se întâmplă în cazul fungilor sau paraziţilor).

21. Bazele dezvoltarii unei culturi bacteriene.

Fazele dezvoltării unei culturi bacteriene

Teoretic, dinamica unei populaţii bacteriene ar trebui să evolueze exponenţial. Dinamica reală a populaţiei bacteriene în cultură discontinuă are însă o evoluţie caracterizată printr-o curbă la care distingem patru faze: faza de lag; faza de multiplicare logaritmică; faza staţionară şi faza de declin.

Faza de lag

Numărul bacteriilor însămânţate rămâne staţionar sau scade; germenii se adaptează la condiţiile mediului. Bacteriile sunt foarte active metabolic, îşi consumă până la dispariţie incluziile, cresc mult în dimensiuni, sintetizează enzime, proteine, acizi nucleici etc., dar nu se divid; sunt foarte sensibile la antibiotice. Faza de lag durează aproximativ 2 ore. Această fază este aparent dependentă de o varietate de factori incluzând dimensiunea inoculului, timpul necesar pentru a-şi reveni din şocul fizic datorat

transportului, timpul necesar pentru sinteza coenzimelor esenţiale sau a factorilor de diviziune şi timpul necesar pentru sinteza a noi enzime ce sunt necesare pentru a metaboliza substratul prezent în mediu.

Faza de multiplicare logaritmică (exponenţială)

Celulele bacteriene prezintă caracteristicile tipice speciei (dimensiunile sunt însă ceva mai mari), citoplasma este intens bazofilă şi omogenă, lipsită de incluzii. Bacteriile sunt foarte sensibile la antibiotice. Această fază este adecvată pentru studierea bacteriilor sau pentru recoltarea lor în vederea preparării de vaccinuri. Faza de multiplicare exponenţială durează aproximativ 2-3 ore.

Faza staţionară

Multiplicarea este realizată în progresie aritmetică, dar pentru că numărul bacteriilor care sunt distruse este aproximativ egal cu numărul bacteriilor nou apărute rata de creştere devine nulă.

Germenii au morfologia caracteristică speciei; în această fază realizăm identificarea germenilor. Apar incluziile caracteristice. La speciile sporogene începe formarea sporilor. Faza staţionară durează aproximativ 2-3 zile.

Faza de declin

Substratul nutritiv sărăceşte, apar metaboliţi toxici, bacteriile sunt distruse progresiv, se produc şi enzime autolitice, rezervele de hrană din incluzii (ex. acidul poli-β-hidroxibutiric sau glicogenul) se consumă, pentru un timp sursa de energie rămâne doar ARN-ul celular. Unele bacterii pot persista 2-3 luni. În acest scop se pot activa mecanisme speciale de reglare şi se exprimă o serie de gene care duc la sinteza unor proteine speciale care permit adaptarea pentru o durată limitată de timp. La speciile sporogene, fenomenul de sporogeneză devine foarte intens.

22. Definiti notiunile de sterilizare si dezinfectie

Exmple de dezinfectant

Aplicatii

Sterilizarea reprezintă distrugerea sau îndepărtarea tuturor microorganismelor patogene sau nepatogene, forme vegetative sau spori, de pe o suprafaţă sau dintr-un mediu (lichid sau solid). Toate materialele utilizate în laboratorul de microbiologie trebuie să fie sterile înainte de utilizare

Dezinfecţia reprezintă distrugerea formelor vegetative microbiene (uneori şi a sporilor) din anumite medii (lichide, solide) sau de pe suprafeţe. Se realizează cu ajutorul unor agenţi fizici sau cu ajutorul substanţelor dezinfectante bactericide (cu efecte negative asupra ţesuturilor gazdei). Împiedică răspândirea bolilor infecţioase.

Dezinfecţia igienică a mâinilor, prin spălare, reprezintă utilizarea unui produs cu acţiune directă asupra florei tranzitorii, pentru a preveni transmiterea acesteia, fără a acţiona asupra florei rezidente.

Dezinfecţia chirurgicală a mâinilor, prin spălare, reprezintă utilizarea unui produs cu acţiune directă asupra florei tranzitorii, pentru a preveni transmiterea acesteia şi cu acţiune asupra florei rezidente.

23. Definiti notiunile de asepsie si antisepsie.

Exemplem de antisepcie

b.Aplicatii

Asepsia reprezintă ansamblul de metode prin care evităm contaminarea mediului ambiant cu germeni microbieni sau prin care putem menţine „sterilitatea” ţesuturilor, mediilor de cultură, medicamentelor injectabile etc.

Antisepsia reprezintă înlăturarea sau distrugerea formelor vegetative microbiene de pe tegumente, mucoase sau din plăgi. Se realizează cu ajutorul substanţelor antiseptice, netoxice pentru tegument (ex. alcool etilic 70°, tinctură de iod 5%, KMnO4 0,1%, detergenţi cationici etc).

24. Sterilizarea prin caldura umeda.

Page 8: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

a.Metode, presiune, temperatura si aplicatii

Sterilizarea prin căldură umedă este cea mai eficientă metodă de sterilizare şi are ca mecanism coagularea proteinelor şi degradarea enzimelor. Se poate folosi pentru diferite substanţe în soluţie, sticlărie (cu excepţia pipetelor şi lamelor), instrumentar chirurgical (metalic, de cauciuc sau bumbac), medii de cultură, aparate de filtrat etc.

Autoclavarea este esenţială atât pentru laboratoarele de microbiologie cât şi pentru unităţile sanitare în general, indiferent de sistemul public sau privat.

Vaporii de apă realizează:

la 0,5 atmosfere o temperatură de 115ºC,

la 1 atmosferă o temperatură de 121ºC şi respectiv

134ºC la 2 atmosfere.25. Sterilizarea prin caldura uscata

a.Metode, presiune, temperatura si aplicatii

Sterilizarea prin căldură:

a) Sterilizarea prin căldură uscată are ca mecanism oxidarea sau carbonizarea structurilor bacteriene. Amintim câteva dintre variantele tehnice:

a1 Sterilizarea prin încălzire la incandescenţă („la roşu”) reprezintă introducerea şi menţinerea în flacăra becului Bunsen până la înroşire, pe toată lungimea, a obiectului care urmează a fi sterilizat. Se poate aplica pentru ansa bacteriologică (cu buclă sau fir) sau pentru spatulă.

Flambarea reprezintă trecerea prin flacără (de câteva ori) a unui obiect, fără a se atinge temperatura de incandescenţă. Flambarea se aplică pentru portansă, gâtul unui recipient de sticlă (tub, eprubetă, flacon etc) sau pentru capilarul pipetelor Pasteur şi nu reprezintă sterilizare.

a2. Sterilizarea cu aer cald se realizează în etuvă (pupinel, cuptor

Pasteur). Etuva este o cutie metalică cu pereţi dubli. Cu ajutorul unor rezistenţe electrice şi a unui termostat se obţine şi menţine temperatura pentru sterilizare. Uniformizarea temperaturii în interiorul aparatului este realizată cu ajutorul unui sistem de ventilaţie.

Pentru majoritatea materialelor care urmează a fi sterilizate, temperatura din etuvă trebuie să atingă 180ºC, pentru o durată de 1 oră sau 160°C pentru o durată de 2 ore. Pot exista şi alte variante, de exemplu în funcţie de dimensiunea obiectelor de sterilizat.

Sterilizarea cu aer cald este indicată pentru obiecte de sticlă, obiecte de porţelan, pulberi inerte şi termostabile, uleiuri anhidre, instrumentar chirurgical (pentru instrumentarul metalic este de menţionat faptul că repetarea sterilizării, în timp, conduce la decălirea oţelului) etc.

Nu se vor steriliza în etuvă soluţiile apoase, obiectele de plastic, obiectele de cauciuc, vată, bumbac, fibră sintetică, alte materiale termolabile, materiale contaminate din laborator.

a3. Incinerarea reprezintă arderea până la obţinerea de cenuşă. Există anumite reguli stricte privind incinerarea, pentru a preveni diferitele tipuri de poluare. În cazul spitalelor, în România au existat astfel de incineratoare în structura unităţii sanitare respective. În lipsa unui incinerator propriu, unitatea sanitară trebuie să încheie un contract de prestări servicii cu o firmă de profil. Din punctul de vedere al laboratorului de microbiologie ar putea fi supuse incinerării materiale de unică folosinţă din plastic, reziduuri organice solide, gunoi, cadavrele animalelor de experienţă etc.

26. Bacteriofage

Definitie

Structura

Tipuri de interactiunea fag-bacterii

Bacteriofagul

Bacteriofagii sunt virusuri care parazitează bacteriile (de exemplu,

bacteriofagii T1-T7 cu specificitate pentru E. coli). Bacteriofagii (fagii) au fost descoperiţi în 1915. Prof. Mihai Ciucă obţine în anul 1921 primele tulpini lizogene. În 1949 se înfiinţează în România un Centru naţional pentru bacteriofagi. Fagii au o structură mai complexă decât cea a virusurilor obişnuite. Se descriu:

1. capul fagului are formă de prismă hexagonală bipiramidală. Conţine ADN dublu catenar helicoidal sau ARN înconjurat de capsida formată din capsomere (înveliş proteic); fagii ARN pot avea un număr mic de gene (ex. 3) în timp ce fagii ADN pot avea până la 150 gene;

2. coada fagului are structură proteică, simetrie helicoidală; are rol de adsorbţie, ajutând fagul să penetreze bacteria. Se descriu următoarele formaţiuni:

- cilindrul axial;

- teaca cozii;

- placa bazală (cu croşetele de fixare);

- fibrele cozii (formând un strat în jurul tecii cozii).

Toate proteinele fagice pot conduce la apariţia de anticorpi, descoperire utilizată în studierea înrudirii dintre diferiţi bacteriofagi.

Relaţii bacteriofag-bacterie

Între bacteriofag şi bacteria gazdă se pot stabili două tipuri de relaţii:

- de tip litic sau productiv;

- de lizogenizare sau de tip reductiv.

27. Interactiunea fag-bacteriilor:

a.Ciclul litic: Eta

pe ii.Evidentiere

Ciclul litic are mai multe etape şi anume:

1. Adsorbţia: Ataşarea este specifică. Există receptori strict specifici la nivelul bacteriofagului, ce recunosc receptori de la nivelul bacteriei. Fixarea pe receptori este iniţial reversibilă (prin fibrele cozii), apoi ireversibilă (prin croşetele plăcii

Page 9: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

bazale). Adsorbţia fagică modifică permeabilitatea membranei citoplasmatice bacteriene.

2. Penetrarea: Fagul eliberează muramidaza care lizează mureina din peretele bacterian. Teaca cozii se contractă şi antrenează cilindrul axial prin peretele bacterian, ducând apoi la injectarea ADN-ului fagic în citoplasma bacteriană;

3. Multiplicarea: După aproximativ 4-5 minute, funcţia ADN-ului bacterian este blocată şi preluată de ADN-ul fagic ce coordonează sinteza componentelor proprii. Se sintetizează un număr însemnat de proteine virale.

4. Maturarea (ansamblarea) fagului

5. Liza bacteriei (ex. datorită sintezei unor enzime asemănătoare lizozimului) şi eliberarea bacteriofagului matur, virulent.

Bacteriile lizosensibile permit adsorbţia, penetrarea şi multiplicarea fagilor virulenţi până la realizarea lizei celulei bacteriene.

Evidenţierea ciclului litic la nivelul culturilor bacteriene:

în mediu lichid (tulbure), inocularea fagului litic corespunzător duce după câteva zeci de minute (uneori chiar şi câteva zile) la limpezirea mediului;

pe mediu solid, însămânţat uniform, inocularea fagului litic duce la apariţia unei zone de liză, clară, bine circumscrisă (spotul de bacteriofagie), metodă utilizată în lizotipie;

dacă se amestecă o suspensie de fagi cu o picătură de cultură (pură) bacteriană, iar tulpina respectivă are receptori potriviţi bacteriofagilor şi această suspensie se amestecă cu geloză încălzită putem transfera suspensia într-o placă Petri;

bacteriofagii infectează bacteriile; după circa 30 minute bacteriile sunt lizate şi eliberează fagii; aceştia difuzează prin geloză şi infectează

bacteriile situate în apropiere şi ciclul se reia;

o parte dintre bacterii (cele care nu au receptori potriviţi) nu sunt infectate şi în timp se multiplică iar cultura bacteriană opacizează mediul; după circa 18-24 de ore putem observa arii cu celule lizate (transparente) pe un fond produs de cultura bacteriană (bacterii nelizate), aceste arii numindu-se plaje de bacteriofagie; plajele produse de bacteriofagii virulenţi sunt clare, în comparaţie cu plajele mai puţin clare produse de bacteriofagii temperaţi (fagii virulenţi sunt acei bacteriofagi care nu pot evolua decât în ciclul litic)

28. Interactiunea fag-bacterie :

a.Ciclul lizogen

i.Proprietatile bacteriilor lizogen

Ciclul reductiv (de lizogenizare) are aceleaşi etape, iniţial.

După adsorbţie şi penetrare, ADN-ul fagic:

fie se integrează liniar în cromozomul bacteriei gazdă şi se replică sincron cu aceasta,

fie se circularizează şi ataşat de membrana citoplasmatică se replică sincron cu diviziunea bacteriei.

Bacteria a devenit lizogenă, se reproduce şi transmite descendenţilor fagul latent (profag, fag temperat). În anumite condiţii profagul poate deveni fag virulent. Fagul temperat cel mai bine studiat este bacteriofagul Lambda specific pentru E. coli capsulat (K12).

Proprietăţile bacteriei lizogene:

1. este imună faţă de un fag omolog profagului;

2. pot apărea fenomene importante din punct de vedere genetic:

- transducţia;

- conversia genetică (cu producerea de exotoxine de către unele bacterii lizogenizate, cum ar fi toxina difterică, toxina scarlatinoasă, toxina botulinică de tip C, etc);

- recombinarea genetică (atunci când o bacterie parazitată de doi fagi diferiţi, dar înrudiţi, eliberează la sfârşitul ciclului litic pe lângă tipurile parentale şi tipuri de fagi care însumează unele din proprietăţile celor doi fagi parentali) etc.;

- inducţia fagică (sub influenţa unor agenţi inductori, de ex. raze UV, sau spontan, profagul îşi recâştigă virulenţa, devine fag virulent, şi produce liza bacteriei respective).

29. Substante antibiotice si chimioterapice

a.Definitie

b.Utilizari in clinica si laborator.Antibioticele şi chimioterapicele antimicrobiene reprezintă un grup de substanţe medicamentoase capabile să distrugă sau să inhibe multiplicarea unor microorganisme implicate etiologic în bolile infecţioase. Au o acţiune selectivă asupra celulelor microorganismelor, exercitând acţiuni minime asupra celulelor organismului gazdă. Aceste substanţe pot fi:

- antibacteriene,- antivirale,- antifungice,- antiparazitare.În mod clasic, în această grupă de medicamente au fost incluse şi antineoplazicele (ex. dactinomycina, doxorubicina, bleomycina). Există și antibiotice folosite ca:- inhibitori enzimatici (ex. Lipstatin, sintetizat de Streptomyces toxytricini),- imunosupresori (ex. Ciclosporina, sintetizată de Tolypocladium inflatum),

Page 10: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

- hipocolesterolemiante (ex. Lovastatin, sintetizat de Aspergillus terreus),- insecticide,- ierbicide etc.30. Antibiotice bactericide si bacteriostatice:

Definitii

Exemple

In funcţie de efectul lor, medicamentele antimicrobiene pot fi bacteriostatice şi bactericide.

Un antibiotic este bacteriostatic dacă efectul său se limitează la oprirea multiplicării bacteriene (ex. tetraciclinele, cloramfenicolul, eritromicina, clindamicina, sulfonamidele etc).

Un antibiotic este bactericid dacă acţiunea sa duce la distrugerea bacteriilor (ex. penicilinele, cefalosporinele, polimixinele, aminoglicozidele, rifampicina, vancomicina, streptograminele etc).

Trebuie cunoscute situaţiile patologice în care se poate administra un antibiotic bacteriostatic, precum şi situaţiile în care este absolut necesară administrarea unui antibiotic cu efect bactericid (spre exemplu la persoanele care prezintă imunodepresie).

31. Clasificarea substantelor antimicrobiene dupa mecanismul de actiune ( 4 mecanisme); exemple.

Clasificarea după mecanismul de acţiune

a) agenţi antimicrobieni care acţionează prin inhibarea sintezei peretelui celular; au efect bactericid şi sunt reprezentaţi de antibioticele beta-lactamice (peniciline, cefalosporine, carbapeneme etc), glicopeptidele (vancomicina, teicoplanina), bacitracina, cicloserina, fosfomicina, izoniazida etc;

b) agenţi antimicrobieni care acţionează prin inhibarea funcţiei membranei celulare; au efect bactericid şi sunt reprezentaţi de polimixine (polimixină B, colistin), gramicidină, tirocidină, imidazoli, nistatină, amfotericină B etc (ultimele trei fiind medicamente antifungice);

c) agenţi antimicrobieni care acţionează prin inhibarea sintezei proteice la nivelul ribozomilor; de exemplu aminoglicozidele, tetraciclinele, cloramfenicolul, macrolidele, lincosamidele (lincomicina, clindamicina), acidul fusidic, streptograminele etc;

d) agenţi antimicrobieni care acţionează prin inhibarea sintezei acizilor nucleici, de exemplu rifampicina, chinolonele, sulfonamidele, trimetoprimul, pirimetamina, novobiocina etc.

32.Rezistanta la actiunea antibioticelor

Antibioticele beta-lactaminice inhibă selectiv sinteza peretelui celular în mod diferit la bacteriile Gram-pozitive faţă de cele Gram-negative (datorită diferenţelor dintre acestea în ceea ce priveşte structura peretelui). Pentru realizarea acestei acţiuni este necesară legarea de receptori celulari numiţi PBPs (penicillin-binding proteins). Beta-lactaminele inhibă de exemplu reacţia de transpeptidare (de formare a punţilor peptidice) între lanţurile adiacente de peptidoglican. Rezistenţa la beta-lactamice apare de ex. atunci când microorganismele produc enzime numite beta-lactamaze, care „desfac” inelul beta-lactamic. Alte mecanisme de rezistenţă sunt reprezentate de: alterarea porinelor din membrana externă (Gram-negativi) ceea ce afectează transportul beta-lactaminelor către sediul de acţiune, mutaţii care afectează structura PBSs şi respectiv afinitatea faţă de beta-lactamine etc.

Polimixinele (polimixina B, colistinul) acţionează selectiv pe membrana germenilor Gram-negativi, printr-un mecanism asemănător cu cel al detergenţilor cationici deteriorând membrana. Se leagă şi de lipo-poli-zaharid şi acţionează asupra membranei externe a microbilor Gram-negativi. Nu se recomandă (de primă intenţie) pentru administrare pe cale generală. Rezistenţa la polimixine apare rar.

Aminoglicozidele (streptomicina, kanamicina, gentamicina, spectinomicina, tobramicina etc) se ataşează iniţial de o proteină receptoare specifică aflată pe subunitatea 30S a ribozomului bacterian şi blochează ulterior activitatea normală a complexului de iniţiere necesar formării de peptide. În final determină dezintegrarea poliribozomilor şi separarea lor în ribozomi, incapabili de sinteză proteică. Rezistenţa la aminoglicozide apare în special dacă există o modificare a procesului de transport activ în interiorul celulei bacteriene. La streptococi, enterococi, germeni anaerobi etc. nu există un astfel de sistem de transport şi în aceste condiţii aceste bacterii nu sunt sensibile la aminoglicozide. În cazul bacteriilor sensibile, rezistenţa poate apărea de ex. prin producerea de enzime care adenilează sau fosforilează grupul hidroxil de pe molecula aminoglicozidului. Dintre cele mai redutabile reacții adverse putem aminti nefrotoxicitatea și ototoxicitatea.

Ciclinele (ex. tetraciclina) se leagă de subunitatea 30S a ribozomilor bacterieni şi nu permit introducerea de noi aminoacizi într-un lanţ polipeptidic în curs de formare. Rezistenţa este de regulă mediată plasmidic, dar şi prin intermediul transposonilor, ducând de ex. la sinteza unei proteine membranare care mediază un aflux excesiv de tetraciclină şi astfel nu se mai pot atinge concentraţiile bacteriostatice. Ciclinele se absorb în stomac şi

Page 11: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

intestin. Sunt bacteriostatice. Acţionează pe germeni gram pozitivi și gram negativi, spirochete, mycoplasme, rickettsii, chlamydii. Printre reacţiile adverse amintim senzațiile de greaţă, voma, diareea, toxicitatea renală şi hepatică, acumularea la nivel osos şi dentar.

Cloramfenicolul se leagă de subunitatea 50S a ribozomilor bacterieni şi inhibă peptidil-transferaza, interferând cu legarea de noi aminoacizi în lanţul peptidic în curs de formare. Rezistenţa poate apărea de ex. prin sinteza de către bacterii a unei acetil-transferaze sau a unei nitrat-reductaze. Acţionează pe germeni aerobi şi anaerobi gram pozitivi și gram negativi. Este un medicament bacteriostatic). Are indicații în abcesul cerebral, febra tifoidă, salmoneloze sistemice, infecţii severe cu anaerobi. Printre reacţiile adverse cele mai grave la care poate să ducă enumerăm anemia aplastică cu leucopenie şi agranulocitoză.

Macrolidele (eritromicina, claritromicina etc) şi lincosamidele (lincomicina și clindamicina) se leagă de subunitatea 50S a ribozomului bacterian, interferând cu formarea complexului de iniţiere pentru sinteza lanţurilor proteice. Rezistenţa poate apărea datorită unei alterări a proteinelor ribozomale sau datorită sintezei unei enzime care metilează reziduuri de adenină la nivelul ARNr. Macrolidele sunt bacteriostatice. Acționează pe cocii gram pozitivi și gram negativi, bacili gram pozitivi și unii bacili gram negativi. Pot acționa pe specii de Mycobacterium. Au efect asupra Treponema, Mycoplasma și Chlamydia. Sunt indicate în infecţiile strectococice la bolnavii cu hipersensibilitate la betalactamine dar și în difterie, tuse convulsivă, pneumonii atipice etc. Dintre reacţiile adverse amintim: greaţă, vomă, diaree, febră, rash, reacţii anafilactice. Lincosamidele (bacteriostatice) acționează pe germeni gram pozitivi aerobi şi

anaerobi şi pe germeni gram negativi anaerobi.

Rifampicina inhibă creşterea bacteriană prin legarea de ARN-polimeraza ADN-dependentă. Acţionează pe mycobacterii, coci gram pozitivi și gram negativi, unii bacili gram negativi, germeni anaerobi gram pozitivi și gram negativi. Dintre indicații putem menționa tratamentul tuberculozei, leprei, infecţiilor stafilococice meticilino-rezistente sensibile (testarea sensibilității tulpinilor respective este necesară).

Chinolonele (de exemplu acidul nalidixic, norfloxacina, ofloxacina, ciprofloxacina) inhibă sinteza ADN-ului microbian prin blocarea ADN-girazei. Acţionează pe unii bacili gram negativi și gram pozitivi, coci gram negativi și gram pozitivi, micoplasme, chlamydii. Dintre posibilelel reacții adverse am putea aminti: fotosensibilitate, cefalee, vertij, convulsii.

Sulfamidele (sulfonamidele) sunt analogi structurali ai acidului paraaminobenzoic (PABA) şi inhibă dihidro-pteroat-sintetaza. Se formează analogi nefuncţionali ai acidului folic, metabolismul celulei bacteriene fiind astfel inhibat. Rezistenţa apare prin alterarea dihidropteroat-sintetazei scăzând capacitatea de legare a sulfonamidelor şi este mediată plasmidic. Rezistenţa la un membru al familiei trebuie înregistrată ca rezistenţă şi faţă de celelalte substanţe cu structură similară.

Trimetoprimul, omolog al acidului dihidrofolic, inhibă reductaza acestui acid.

Sulfamidele şi trimetoprimul pot fi utilizate separat pentru a inhiba creşterea bacteriană. Dacă sunt însă utilizate împreună, vor produce o blocare dublă în secvenţa sintezei de ADN, rezultând o creştere marcată a activităţii lor (sinergism). O astfel de substanţă, frecvent folosită în

practica medicală, este cotrimoxazolul (ex. biseptol), conţinând sulfametoxazol şi trimetoprim.

Pirimetamina, la fel ca şi trimetoprimul, inhibă dihidro-folat-reductaza.

Unele antibiotice, cum ar fi actinomicinele, sunt inhibitori eficienţi ai sintezei de ADN; dar realizează această inhibiţie atât la nivelul celulei bacteriene cât şi la nivelul celulei animale, nefiind suficient de selective pentru a putea fi utilizate în terapia antibacteriană.

33. Definiti notiunile de:

Simbioza

Omensalizm

Parazitism

Cu o parte din microorganismele întâlnite organismul stabileşte relaţii de simbioză, convieţuirea fiind folositoare pentru ambii parteneri (de exemplu sinteza de vitamine la care participă unii coliformi intestinali).

Foarte multe din microorganismele care alcătuiesc microflora normală se află în relaţii de comensualism cu organismul, germenii depinzând nutriţional de gazdă, căreia nu îi creează prejudicii. Această convieţuire exprimă însă un echilibru instabil, care poate fi uşor tulburat. Diferiţi factori (ai gazdei, din mediul extern sau biologici intrinseci ai germenilor) pot modifica aceste relaţii, astfel încât unele microorganisme din flora normală pot manifesta aspecte patogene - este vorba de microorganismele condiţionat patogene.

Relaţia de parazitism tipic apare însă doar atunci când microorganismele se dezvoltă în detrimentul gazdei, cu manifestări clinice mai mult sau mai puţin evidente.

Astfel, în cazuri extreme unele bacterii sunt obligatoriu parazite, nu se pot dezvolta decât în organismul gazdei (de exemplu

Page 12: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

Mycobacterium leprae, Treponema pallidum, Chlamydia pneumoniae etc). Alte bacterii sunt facultativ parazite, putând trăi şi libere în natură, dar o dată pătrunse în organism stabilesc cu acesta relaţii de parazitism (de exemplu Clostridium tetani, Clostridiile gangrenei gazoase, Salmonella typhi etc).

34. Definiti patogenitatea si virulenta; exmple de de factori de patogenitate

Patogenitatea reprezintă capacitatea unui germen de a declanşa în organismul gazdă fenomene morbide, patogene, modificări locale, generale şi „functio laesa”. Patogenitatea este un atribut de specie şi este determinată genetic.

Virulenţa reprezintă gradul diferit de patogenitate exprimat în cadrul unei specii. Este un atribut al tulpinii microbiene agresoare. Variabilitatea în exprimarea patogenităţii depinde de condiţiile în care trăieşte microorganismul respectiv (de exemplu, o populaţie bacteriană care a pierdut virulenţa în condiţii nefavorabile poate redeveni virulentă în anumite condiţii, aşa cum se întâmplă cu tulpina vaccinală BCG la pacienţii cu infecţie HIV / SIDA). Virulenţa poate fi cuantificabilă de ex. prin numărul de microorganisme necesare în condiţii standard pentru a omorî 50% dintr-un grup de animale (acest număr este numit DL50, adică doza letală 50%).

Factorii care condiţionează patogenitatea şi virulenţa unei specii (tulpini) microbiene pot fi:

- multiplicarea şi invazivitatea manifestată de germenii patogeni;

- multiplicarea şi elaborarea de toxine de către germenii toxigeni (în general „exotoxine”).

35. Flora microbiana normala a organismului uman

Cea mai puţin înţeleasă parte a organismului îndeplineşte funcţii esenţiale fiziologice, nutriţionale şi de protecţie. Complexitatea acestui sistem ascunde mecanisme ce influenţează anatomia, fiziologia, cât şi patologia umană. Flora normală intestinală cântăreşte aproximativ 1 kg şi conţine o bună parte din celulele corpului uman.

Speciile bacteriene ce colonizează sistemul intestinal sunt foarte variate. Flora normală este unică, variind semnificativ de la un individ la altul, iar compoziţia ei se menţine constantă lungi perioade de timp. Astfel a apărut noţiunea de „amprentă microbiană unică”.Aceste bacterii sunt de 10 ori mai numeroase decât celulele eucariote ale corpului uman. În colon există cele mai multe microorganisme comensale: 1011-1012 UFC/ml. Colonul este organul cel mai activ metabolic din întreg organismul.

36. Definiti notiunele de exotoxina si endotoxina

Exotoxinele sunt elaborate în general de microbi Gram-pozitivi lizogenizaţi (de exemplu bacilul difteric, streptococul beta hemolitic de grup A, Clostridium botulinum) sau codificat plasmidic (Clostridium tetani, Bacillus anthracis), dar şi de bacili Gram-negativi, prin mecanism cromozomial (V. cholerae, Bordetella pertussis, Shigella shiga, Pseudomonas aeruginosa) sau sub control plasmidic (unele tulpini de E. coli).

Au structură proteică, fiind formate dintr-un domeniu B (bind) obligatoriu, necesar legării de receptorii celulei gazdă şi internalizării ulterioare a porţiuni enzimatice A (active). Exotoxina nu îşi exercită efectele toxice decât după ce porţiunea A este eliberată din structura iniţială. Sunt secretate în timpul vieţii germenilor. Sunt difuzibile la distanţă. Toxicitatea lor este foarte mare, doza letală fiind de circa 0,1 µg/kg corp (până la 1 ng/kg corp în cazul toxinei botulinice).

Au afinitate diferită în funcţie de specia care le-a elaborat (de exemplu pentru miocard, SNC, rinichi în cazul bacilului difteric). Manifestările clinice apar după o perioadă de latenţă (când toxina este deja fixată pe celulele ţintă).

Multe din bolile produse pot fi considerate toxiinfecţii şi reprezintă urgenţe medicale, toxina putând fi neutralizată numai dacă este liberă în circulaţie.

Au putere antigenică mare, faţă de ele apărând anticorpi antitoxină.

Un alt exemplu important privind exotoxinele se referă la Tcd A şi Tcd B, produse de Clostridium difficile și care acţionează asupra

celulelor intestinului gros, fiind responsabile de o boală diareică uşoară, până la colită fulminantă. Ele produc la acest nivel leziuni microscopice, dar şi leziuni mari, asemănătoare unor plăgi; endoscopic, se vor identifica nodul Endotoxinele au fost evidenţiate la germenii Gram-negativi, la nivelul membranei externe. Sunt elaborate de aceştia şi apoi incluse în peretele bacterian, eliberându-se în urma distrugerii germenilor. Au structură lipopolizaharidică (LPZ sau LOZ), în constituţia lor intrând acizi graşi, un lipid A şi lanţuri de polizaharide.

Au efecte toxice la nivelul celulelor majorităţii mamiferelor; aceste efecte sunt similare indiferent de specia bacteriană care le eliberează. Toxicitatea lor este ceva mai redusă (în comparaţie cu exotoxinele), dar pot acţiona la mai multe nivele inducând apariţia febrei, leucopeniei, hiperpermeabilităţii vasculare, hipotensiunii arteriale până la colaps, sindromului de coagulare intravasculară diseminată etc. Sunt implicate între altele în apariţia şocului endotoxic (se eliberează o cantitate de endotoxină proporţională cu numărul germenilor distruşi). Studiile arată că mortalitatea în şocul endotoxic este în relaţie destul de directă cu cantitatea de endotoxină/ml, fiind de circa 80% la cazurile la care se identifică 100 unităţi endotoxină / ml de plasmă.

Aşa cum am menţionat în capitolul privind structura bacteriană, componenta toxică este reprezentată de lipidul A; totuşi, şi polizaharidul O (structură antigenică) contribuie la patogenitate – s-a dovedit că bacteriile de la care s-a extras polizaharidul O sunt mai uşor distruse prin mecanisme care implică sistemul complement. LPZ aflat în circulaţie se cuplează cu proteine plasmatice (LPS-binding plasma proteins) şi apoi este recunoscut prin intermediul receptorilor CD14 de către monocite şi macrofage. Se activează răspunsul inflamator, coagularea intravasculară, apariţia de hemoragii şi în final poate rezulta şocul. Sunt implicate mai multe citokine, de ex. IL-1, IL-6, IL-8 şi TNF-α care la rândul lor stimulează „cutia Pandorei” şi respectiv producţia de leucotriene şi prostaglandine (cu efect de creştere a fenomenelor inflamaţiei). Sunt activate atât sistemele de coagulare cât şi sistemul complement iar cascadele de reacţii care apar sunt rareori reversibile în urma tratamentului.

Page 13: Clasificati Bacteriile Dupa Forma Si Dispunere

Puterea antigenică şi imunogenă este mai redusă faţă de exotoxine. LPZ în calitate de mitogen stimulează o activare policlonală a LB, cu secreţia de IgG şi IgM.

În afara LPZ sau LOZ, mai sunt şi alte endotoxine, prezente la bacteriile Gram-pozitive:

- delta endotoxina prezentă la Bacillus thuringiensis, toxină care nu afectează omul, deoarece acesta nu prezintă enzime şi receptori care să o proceseze;

37. Definiti notiunile de anatoxina si antitoxina.

Anatoxinele

Exotoxinele pot fi detoxifiate într-un anumit interval de timp sub acţiunea conjugată a temperaturii şi formolului. Prin acest procedeu îşi pierd puterea toxică, dar îşi menţin puterea imunogenă şi devin anatoxine. Anatoxinele se utilizează în profilaxia bolilor produse de germenii respectivi (în cadrul vaccinurilor DTP, DT, dT, ATPA, ADPA etc), precum şi pentru hiperimunizarea animalelor în scopul obţinerii de seruri antitoxice (antidifteric, antitetanic, antibotulinic etc).

Antitoxinele

Având structură proteică, exotoxinele sunt imunogene şi determină apariţia de anticorpi specifici (antitoxine) care pot neutraliza in vitro sau in vivo activitatea toxică prin cuplare specifică cu toxina. Se pot obţine astfel seruri imune utile în seroterapia specifică. De regulă aceste seruri sunt preparate pe cal şi sunt utile în neutralizarea exotoxinelor (ex. în tratamentul difteriei, tetanosului, botulismului).

Administrarea antitoxinelor trebuie făcută cu precauţie datorită faptului că anticorpii preparaţi pe cal reprezintă în acelaşi timp şi antigene pentru gazda umană, dar în acelaşi timp cât mai curând posibil.

Tratamentul acestor entităţi clinice este complex şi nu reprezintă subiectul acestui manual. Administrarea antitoxinelor trebuie făcută după o testare a unei eventuale hipersensibilităţi şi în cazul că aceasta există se recurge la desensibilizare şi abia ulterior la

seroterapie (administrarea de antitoxină). O alternativă ar fi administrarea de imunoglobuline umane specifice, dacă acestea sunt disponibile.