1. +*Celule procariote şi eucariote – caracteristici comparative.

Celula eucariota:

- nucleu: cu membrana, mai multi cromozomi, aparat mitotic

- citoplasma: RE, mitocondrii, lizozomi, ribozomi 80S, mb cu steroli

- Peretele celular: absent sau compus din celuloza sau chitina

- Capsula: absenta

Celula procariota:

- Nucleu: fara membrana, un singur cromozom circular, absentza mitozei

- Citoplasma: nu are RE, nu are mitocondrii, nu are lizozomi, are ribozomi

70S, mb nu contine steroli

- Peretele celular: are structura complexa prezentand glicopeptid, proteine,

lipide etc

- Capsula: adesea prezenta

2. +*Structura celulei bacteriene.

Este formată din anvelopa(în trei straturi), citoplasma cu diferite incluziuni,

nucleoidul. Structurile suplimentare sunt:capsulele, sporii, cilii, pilele.

Anvelopa-stratul mucozitar extern (la exteriorul celulei execută funcția de protectie),

peretele celular (element principal asigură forma si desparte celula de mediul exterior,

are permiabilitate selectivă (asigură pătrunderea si evacuarea substanțelor nutritive si

substanțelor metabolice) si membrana citoplasmatică se alipește compact de partea

internă a peretelui celular, constă din proteine si fosfolipide, prin intermediul ei are loc

nutriția celulei. În componența membranei celulare intră fermenții(permeaze-transportul

de subst)

Citoplasma- conținutul intern al celulei, sistem coloidal format din apă, proteine,

glucide, săruri minerale.

Substanța nucleară-aparat ereditar, reprezintă un fir dublu de ADN, răsucit în inel,

ribozomii sunt alcătuiți din 60%ARN si 40%proteine.

Incluziunile din substanța nucleară granule pline cu amidon, glicogen, grăsimi,

volutină.

1

Capsula-capacitatea microbilor de a depune la suprafata corpului în jurul peretelui

celular un strat mucos. Substanța capsulară constă:polizaharide, glucoproteine,

polipeptide. Stratul mucos apără microbii de uscare.

Sporii- suntprezenți doar la bacterii baciliforme. Ei se formează la nimicirea

microorganismelor în conditii nefavorabile ale mediului exterior contine cantităti reduse

de apă liberă, lipide și multe săruri de calciu, sunt rezistenti la fierbere(150-180) timp de

1 oră, contin acidul dipicolinic si ioni de Ca.

Sporogeneza la microorg.-are loc pe parcursul a 18-20 ore, la nimerirea lor în

conditii optime în decurs de 4-5 ore sporii încoltesc si se transformă în formă vegetativă.

Cilii-fibrile filamentoase, spiralate cu gros.12-18nm.

Pilele sau fibriile-excrescente subtiri, dispuse pe suprafața celulelor bacteriene,

servesc pentru fixarea bacteriilor de celulele animalelor, omului,

3. +*Peretele celular bacterian. Componenţa chimică,

structura,funcţiile,rolul.

Peretele celular reprezintă unul din elementele structurale principale ale

celulei. El asigură forma şi desparte celula de mediul exterior. O proprietate

importantă a peretelui celular este permeabilitatea lui selectivă, care asigură

pătrunderea în celulă a substanţelor nutritive necesare şi evacuarea din

celulă a produselor metabolice. Peretele celular păstrează în interiorul celulei

presiunea osmotică constantă. Rigiditatea peretelui celular este asigurarea de

complexul de substanţe polizaharidice, numit mureină.

Bacteriile la care completamente lipseşte peretele celular poartă denumirea

de protoplaşti. Bacteriile cu peretele celular parţial lezat poartă denumirea de

sferoplaste.

Gram pozitive: Peretele contine 80-90% mureina (peptidoglican, glicopeptid parietal).

Mureina este un heteropolimer al carui schelet este format prin legarea alternanta in

lanturi polizaharidice a 2 zaharuri aminate, acidul N acetil muramic (NAM) si N acetil

gluczoamina.

Fiecare molecula de NAM are substituit un tetrapeptid alcatuit din D si L aminoacizi.

Intre tetrapeptidele substituite, la lanturile polizaharidice alaturate se stabilesc legaturi

2

peptidice prin gruparea terminala –COOH a unui tetrapeptid si grupari terminale libere

ale tetrapeptidului vecin. Astfel se formeaza structuri bidimensionale sub forma unor

straturi care inconjoara intreaga celula bacteriana.

Bacteriile gram pozitive retin violetul de gentiana (au culoarea violet la coloratia Gram).

La unele bacterii, reteaua de baza este acoperita de retele suplimentare cu specificitate

antigenica, alcatuite de exemplu din acid teichoic. Dintre bacteriile gram pozitive fac

parte: stafilococul, streptococul, enterococul, bacilul difteric, bacilul antraxului...

Gram negative: Li se descrie un perete celular in general mai subtire alcatuit dintr-un

strat fin de proteoglican (10-20% din structura peretelui) care este acoperit de o

membrana externa. Spatiul dintre membrana citoplasmatica si membrana interna

reprezinta spatiul periplasmic. Din punct de vedere chimic membrana externa este

alcatuita din fosfolipide, proteine si cantitati variabile de lipopolizaharide.

Lipopolizaharidul (endotoxina) are in componenta doua structuri esentiale: Lipidul A si

polizaharidul O. Bacteriile gram negative se decoloreaza cu alcool-acetona si se

recoloreaza cu fuscina diluata (au culoare rosie in coloratia gram). Dintre bacteriile

gram negative fac parte: meningococul, gonococul, enterobacteriile, vibrionul holeric,

cocobacilii gram negativi.

Rolul peretelui bacterian

-prin rigiditate asigura forma caracteristica bacteriei (coci, bacili etc)

-asigura rezistenta bacteriei (ex: variatii ale presiunii)

-flexibilitatea peretelui celular la unele bacterii poate fi explicata atat prin

-flexibilitatea membranei cat si prin grosimea redusa a peptidoglicanului

-are rol antigenic (carbohidratul C la streptococ, antigenul O lipopolizaharidic etc)

-are rol in diviziunea bacteriana formand septul transversal

-la nivelul lui pot actiona unele antibiotice (ex: betalactaminele, vancomicina, D-

cicloserina).

3

4. +*Structuri extracelulare a bacteriilor (capsula, cilii, flagel) -

componenţa chimică, organizarea şi funcţiile

Structuri constante:

- peretele bacterian – inconjoara mb citoplasmatica, 15-30nm

- mezozomi – structuri membranoase care se formeaza prin invaginarea

membranei citoplasmatice de care raman legati

- citoplasma – intens bazofila

- ribozomi – forma sferica si marime variabila in f de Mg si K, esentiali in procesul

de biosinteza proteica

- nucleu – in contact direct cu citoplasma, contine ADN si nu are nucleoli

Structuri inconstante:

- incluziile – formatiuni structurale inerte care apar in citoplasma la sfarsitul

perioadei de crestere activa, pot contine polimeri anorganici, substante

anorganice simple, polimeri organici, lipide etc.

- Vacuole – formatiuni sferice care contin diferite substante in solutie apoasa, au o

membrana lipoproteica numita tonoplast

- Capsula – glicocalix, strans legat de celula bacteriana, structura polizaharidica (S

pneumonae) sau polipeptidica (Anthracis), vizibila la mo

- Flageli – confera mobilitate bacteriilor

- Fimbrii – formatiuni scurte cu rol in adeziune

- Spori – forma de rezistenta si conservare a specie

Capsula bacteriană – structură, rol, localizare

- numeroase bacterii sintetizeaza polimeri organici care formeaza in jurul celulei o

matrice fibroasa numita glicocalix

- la unele bacterii glicocalixul adera strans de celula bacteriana si reprezinta

capsula

- exista bacterii care detin o capsula bine definita cu structura polizaharidica (S

pneumonae, K pneumonae) sau cu structura polipeptidica (B. Anthracis)

4

- la alte bacterii glicocalixul formeaza o retea laxa de fibrile care se pierde partial in

mediu si poate fi separata de corpul bacterian prin centrifugare, capsula flexibila,

care nu este vizibila la mo.

- Roluri:

- Factor de virulenta, impiedicand fagocitarea bacteriei si favorizand invazivitatea

- Permite aderarea unor bacterii

- Bariera protectoare fata de bacteriofagi

- Contine substante cu specificitate antigenica (de specie sau de tip) – antigenul K

.Flagelii bacterieni – structură, rol, localizare

- cilii sau flagelii ofera motilitate bacteriilor

- flagelii sunt formatiuni fine, alungite, flexibile cu origine la nivelul corpusculului

bazal.

- Din punct de vedere chimic flagelul este de natura proteica (flagelina)

- Roluri:

- In mobilitate (50Mm/s)

- Antigenic (structura proteica, antigenul H)

- In clasificarea bacteriilor

o Monotriche (cu un flagel)

o Lofotriche (cu un manunchi de flagel)

o Peritriche (cu mai multi flageli dispusi de-a lungul suprafetei)

.Fimbriile bacteriene

- sunt formatiuni scurte, fine, nu au rol in mobilitate

- pot fi observate numai la microscopul electronc

- exista pilii comuni cu urmatoarele roluri:

o in aderenta bacteriana (adezine)

o antigenic (la unele bacterii)

- exista plii „F” (sexuali) determinati genetic de factorul de fertilitate F (episom).

Acestia indeplinesc rolul canalului de conjugare

5

5. +*Membrana citoplasmatică al bacteriilor - componenţa chimică,

structura şi funcţiile.

structura

Intre perete si citoplasma exista membrana citoplasmatica avand grosimea de

7-10nm. La ME apare formata din 2 straturi intunecoase separate de un strat

mai clar. Este considerata un „mozaic fluid”, compusa dintr-un film fosfolipidic

in care floteaza proteine globulare c extremitatile polare hidrofile expuse spre

spatiul intracelular, extracelular sau ambele. Fosfolipidele, dispuse in dublu

strat, cu extremitatile polare, hidrofile, expuse contactului cu apa pe ambele

fete ale membranei si extremitatile nepolare, hidrofobe, proemyaye spre

stratul mijlociu al membranei. Nu contine steroli.

Roluri-functiile

- filtru selectiv datorita pemeazelor (rol in permeabilitate si transport)

- contine enzime ale metabolismului respirator (citocromi)

- este sediul majoritatii activitatilor enzimatice ale celulei bacteriene

- excreta enzime hidrolitice

- intervine activ in procese de biosinteza

- are rol in diviziunea celulara – septul transversal

- este implicata in chemotoxie prin receptorii de pe suprafata sa

- asupra membranei pot actiona anumite antibiotice (polimixinele)

Funcțiile membranei citoplasmatice

• rol de membrană semipermeabilă selectivă care reglează schimburile care

au loc cu mediul exterior celulei bacteriene

• este sediul enzimelor implicate în procesul de respirație și biosinteză a

componentelor majore ale peretelui celular.

• participă direct la creșterea și diviziunea celulei, prin formarea septului de

diviziune și la formarea sporil

6. +*Spori bacterieni – structura şi proprietăţi. Sporogeneza.

Sporii- sunt prezenți doar la bacterii baciliforme. Ei se formează la nimicirea

microorganismelor în conditii nefavorabile ale mediului exterior contine cantităti reduse

6

de apă liberă, lipide și multe săruri de calciu, sunt rezistenti la fierbere(150-180) timp de

1 oră, contin acidul dipicolinic si ioni de Ca.

Este o formă de rezistență bacteriană, care ia naștere când bacteria ajunge în condiții

nefavorabile de mediu. Acesta este o formațiune sferică sau ovoidală, ce se formează

în interiorul celulei bacteriene. Comparativ cu formle vegetative, sporii au un conținut

mai redus de ap ă, săruri de fosfor și potasiu, enzime, dar sunt mai bogați în ioni de

Ca++ și Mg++. Formarea sporului poartă denumirea de sporogeneză și se desfășoară

în trei etape:

• Stadiul preparator - este caracterizat prin detașarea unui segment cromozomial

bacterian și condensarea citoplasmei in jurul sau

• Stadiul de prespor - caracterizat prin formarea septului de separare

• Stadiul de spor matur - caracterizat prin reducerea dimensiunilor sporale și

maturizarea sporului

Sporul bacterian are dimensiuni variabile, iar diametrul poate fi mai mic sau mai mare

decât a formei vegetative, ducând la deformarea ei. Așezarea sporului poate fi central,

subterminal și terminal.

Sporogeneza la microorg.-are loc pe parcursul a 18-20 ore, la nimerirea lor în conditii

optime în decurs de 4-5 ore sporii încoltesc si se transformă în formă vegetativă

- fenomenul de sporogeneza este mai des intalnit la bacillaceoe (clostridium si

bacillus)

- pe sol, in conditii de uscaciune, la adapost de lumina solara directa,endosporii

persista zeci, chiar sute de ani

- materialul genetic este concentrat si impreuna cu apa legata, lipide, Ca, Mg este

inconjurat de un strat protector – membrana sporala, cortexul sporal, invelisurile

sporale)

- roluri:

- forma de rezistenta si conservare a speciei

7

- rezista la caldura, uscaciunea, substante chimice si antibiotice, UV

- sporul poate fi localizat:

- central sau subterminal, mai mic decat celula - anthracis

- central sau subterminal, mai mare decat celula – clostridium histoliticum

- terminal – clostridium tetani

- poate fi evidentiat prin coloratii speciale (verde malachit) sau prin coloratia Gram

(sporul ramane necolorat)

- este sensibil la formol, propiolactona etc, distrus prin autoclavare

7. *Structura celulei eucariote

Celula eucariotă. Organite celulare: (1) nucleol (2) nucleu (3) reticul

endoplasmatic granular (4) vezicule,(5) reticul endoplasmatic rugos, (6)

aparatul Golgi, (7) citoschelet, (8) reticul endoplasmatic neted, (9)

mitocondrie, (10) vacuole, (11) citoplasma, (12) lizozom, (13) centriol.

8

8. *Fungii – caracteristica, structura şi multiplicarea, hife,rolul.

Structura funguilor Corpul fungilor este miceliu format din mai multe fire subțiri

numite hife. Miceliul este caracteristica de deosebire a fungilor. Segmentele miceliului

ciupercilor se pot transforma în diferite complexe care servesc pentru păstrarea și

înmulțirea tipului.

Majoritatea ciupercilor sunt organisme monocelulare, celulele lor au de cele mai

multe ori forma alungita de filament, astfel de celule filiforme se numesc hife. Miceliul

ciupercilor este de cele mai mlute ori cufundat in mediul nutritiv . Celula ciupercilor este

alcatuita dintr-o membrana compacta, citoplasma si unul sau citeva nuclee vizibile.

Celulele fungilor au compoziție mai dezvoltată decît celula bacteriană. Ea are nucleul

bine determinat, care e izolat de citoplasmă cu o membrană aparte. Peretele celular

conține 80-90% polizaharide: chitină și celuloză. Sub peretele celular se află citoplasma

care conține granule de riboză ARN și aici are loc sinteza proteinelor. Celula e formată

din următoarele organite:

Mitocondrii sunt organite bimembranare, membrana externă e netedă, iar cea

internă formează criste. Pe membrana internă sunt localizați ribozomii care participă la

sinteza proteinelor. Funcția de bază este energetică.

Reticulul endoplasmatic reprezintă niște canale și cavități care străbat toată

citoplasma. El se împarte în Reticul endoplasmatic unde are loc sinteza glucidelor și

lipidelor.

Aparatul Golgi reprezintă niște tubușoae unde se acumulează substanțele și se

elimină altele.

Vacuolele servesc ca rezervor pentru acumularea substanțelor de rezervă. Au

funcția digestivă și excretoare.

Lizozomii au rol de digestie a substanțelor ce nimeresc în celulă și elimină

organitele moarte din celulă.

Clasificarea fungilorFungii se clasifica intro clasa aparte de microorganisme care

se refera la clasa de ciuperci lipsite de clorofila. Se deosebesc de bacterii pin structura

mai complicata si printr-un mod complex de mltiplicare. Multe ciuperci se folosesc in

industrie pentru pregatirea antibioticilor, fermentilor, vitaminilor s.a. unile rinduri de

ciuperci provoaca boli, intoxicatii si dereglari a organismului. Microbiologia care

studiaza ciupercile se numeste micologia. Sunt 300 mii

Clasificarea are labază următoarele criterii: morfologia, structura, caractere coloniale,

pigmentogeneză.

9

1.Cl.Oomycetes-se înmulțesc pe cale sexuată(oospori)-genul Phitium provoaca

putrezirea plantatiei de grîu. Phitozora-prod mane la cartofi.

2.Cl.Zygomycetes cuprinde mucegaiuri inferioare care se înmulțesc prin zigospori

pe cale sexuată și prin sporangiospori pe cale asexuată. În această clasă intră ordinul

Mucorales care se  împarte în genurile: Mucormuceda-mucegaiul alb al pîinii și genul

Mucorracemosus-agent de putrezire a frunzelor.

3.Cl.Ascomycetes-mucegaiuri superioare care se reproduc asexuat și sexuat prin

ascospori. Ea cuprinde:

g.Byssohlamyc-produce alterarea produselor conservate cu acizi,

g.Monascus- este folosit pentru obținerea colorantilor rosii de uz alimentar.

g.Aspergillus- are importanță biotehnologică, se folosește pentru obținerea enzimelor

(amilaza, protiaze, invertaze) și acizilor organici(citric, lactic, gluconic)

gPenicillium-este agent de putrezire și poate produce micotoxine, se folosește pentru

obținerea antibioticelor din grupa penicilinelor.

4.Cl.Basidiomycetes- suntmucegaiuri superioare care se reproduc sexuat prin

bazidiospori:

g.Puccinia- agenți ai ruginei cerealelor.

5.Clasa Deutromyces sau Fungi imperfecți cuprinde mucegaiuri superioare care

se reproduc prin condiospori și la care nu există cale sexuată de sporulare:

g.Botrytis- produce putrezirea strugurilor, provoacă boli la foarea soarelui și alterări a

fructelor și legumelor.

g.Fusarium-parazitează plantele superioare.

g.Cladosporium- este prezent în microbioza cerealelor proaspăt recoltate,

g.Trichothecium-este des întîlnit pe reziduuri vegetale, este agent al putrezirii

fructelor, se întîlnește și pe suprafața boabelor de cereale și poate produce mucegăirea

pîinii.

Multiplicarea fungilor

Reproducerea poate fi sexuată, asexuată și vegetativă. Specificarea lor dă

posibilitatea de a observa poziția sistematică a fiecărui tip.

Înmulțirea vegetativăare loc cu ajutorul bucățelelor de miceliu. Uneori hifele se

descompun în celule aparte (oidii), care servesc pentru înmulțire.

Sporii pot fi de 2 feluri: sexuați și asexuați. Formarea sporilor asexuați nu e

precedată de contopirea a 2 celule. Sporii asexuați pot fi interni (endogeni) și externi

(exogeni).

10

Sporii endogeni sînt sporagiosporii. Ei se află în sporangii situaţi pe nişte picioruşe

lungi — purtătoare de sporangii. Spori interni sînt conidiosporii. Ei sînt situaţi în lanțuri,

pe nişte picioruşe condiofori. Conidioforii pot avea diferite forme. Vîrful lor poate fi

îngroşat în formă de bold (Aspergillus), ramificat (Penicillium, Botry tis); conidiosporii se

pot transforma în zoosporangii, în care se formează numeroşi zoospori (spori înzestraţi

cu flagele).

Sporangiosporii sunt spori monocelulari caracteristici mucegaiurilor inferioare. La

maturitate pe talul coinocitic se formează hifa reproducătoare numită sporangiofor, care

se continuă cu o formațiune numită columelă. Prin acumularea de nuclee și în urma

procesului de mitoză sporii rezultați se acumulează în exteriorul columelei și se

maturizează în spațiul dintre columelă și membrana sporangelui. În urma presiunii

exercitate prin creșterea în dimensiune a sporilor sau sub acțiunea unor factori mecanici

membrana sporangelui se rupe și sporangiosporii se răspîndesc în mediul ambiant.

Conidiosparii sunt spori endogene sau exogeni, mono sau pluricelulari caracteristici

mucegaiurilor superioare cu miceliul septat. Se pot forma cînd sporii rezultă printr-un

proces de înmugurire a celulelor conidiogene.

Calea sexuată de sporulare este întîlnită la fungii filamentoși și reprezintă un criteriu

important în clasificarea acestora. Sporii perfecți pot fi de mai multe tipuri: oospori,

zigospori, ascospori, bazidiospori.

Oosporii sunt întîlniți la mucegaiuri inferioare, iau naștere într-o formațiune numită

oogon sub formă de oosfere cu potența pozitivă. Pe hifa vegetativă se formează lateral

un antheridium care în zona de contact cu oogonul favorizează migrarea nucleelor cu

potență negativă. În urma procesului de diviziune oosferele se transformă în oospori

care prin ruperea oogonului asigură producerea speciei.

Zigosporii sunt spori cu dimensiuni mari și suprafață rugoasă foarte rezistenți la

condițiile mediului ambiant. Cînd zigosporul ajunge în condiții favorabile de viață el

germineză, iar din hife pe cale asexuată se formează sporangiospori haploizi cu potență

diferită. Din care apoi rezultă zigosporul diploid.

Ascosporii sunt caracteristici mucegaiurilor superioare. Ei se formează într-o ască

unde nucleii cu potență diferită formează zigoții diploizi, care prin meiozî formează

ascospori haploizi ce includ informația genetică a speciei și care se eliberează în mediu.

Bazidiosporii sunt spori perfecți întîlniți la micromicetele fitopatogene cu un ciclu

evoluționat de dezvoltare. Sporii iau naștere într-o formațiune numită bazidiu în care are

loc acumularea de nuclee, copularea și diviziunea urmată de migrarea bazidiosporilor

haploizi și eliberarea lor din formațiunea bazidiogenă.

11

Rolul fungilor

Fungii au un rol imens ca descompunători, alături de bacterii, asigurând reciclarea

substantelor necesare vieţii. Fungii sunt specializaţi mai ales în descompunerea

materialului lemnos, atât a celulozei, cât şi a ligninei. Aerul fiind plin de spori fungali, în

clipa când moare o frunză sau un copac, acestea se acoperă imediat cu spori şi începe

formarea hifelor care, pătrund prin extensii (haustoria) în celulele plantei şi încep

procesul de descompunere. Din păcate ciupercile descompunătoare nu fac deosebirea

între o frunză căzută, care trebuie reciclată, şi un fruct, care ne serveşte nouă ca hrană.

De aceea atacul mucegaiurilor asupra alimentelor, mai ales a celor depozitate, produce

mari pagube ramurilor economice legate de producţia şi păstrarea alimentelor, pierderi

care în cazul fructelor se ridică la valori între 10% şi 50% din producţie. Etilena, un

hormon care stimulează coacerea fructelor, stimulează şi sporii fungali provocând

germinarea şi grăbind atacul asupra acestora. Unele ciuperci pot să descompună chiar

materialele plastice (aceşti fungi s-ar putea folosi pentru eliminarea deşeurilor de

materiale plastice, care se adună în cantităţi îngrijorătoare). În sfârşit, unele ciuperci

sunt patogene. De exemplu unele specii de Aspergillus, care atacă culturi de cereale,

alimente de tot felul şi produc aflatoxine1 cancerigene şi mutagene (mai nou s-a tras

alarma în legătură cu bioaua de ardei din Ungaria cu conţinut de aflatoxine). Cornul

secarei (tot aparţinând ascomicetelor) conţine toxine care pot duce la moarte. Din

cornul secarei s-a izolat şi acidul lisergic, materia primă pentru drogul LSD2 care este

dietilamida acidului lisergic3 şi este un puternic halucinogen, unul dintre cele mai

periculoase droguri depersonalizante. Dar din ciuperci se pot extrage şi medicamente.

Tot din cornul secarei se pot extrage substanţe care scad tensiunea arterială, sau

opresc sângerarea.

Multe ciuperci au un rol benefic in natura. Pentru a se dezvolta, ele absorb

substantele nutritive din frunzele moarte si resturile lemnoase adunate pe sol; astfel, ele

contribuie la descompunerea si dezagregarea acestor elemente vegetale care, fara

actiunea ciupercilor, ar acoperi rapid padurile. Alte specii (hribi, amanite sau vinecioare)

formeaza micorize, pe radacinile arborilor din paduri (pini, stejari, castani). Datorita

acestora, arborii absorb mai usor substantele necesare pentru crestere si, in schimb,

ciupercile beneficiaza de adapost si de hrana. Dimpotriva, alte ciuperci sunt

daunatoare: ele sunt parazite. Este cazul manei sau taciunelui, tipuri inferioare de

12

ciuperci care pot distruge campuri intregi de grau sau porumb.Alte ciuperci paraziteaza

omul, producand maladii numite micoze.

Studiul ciupercilor este numit micologie, iar astazi exista micologisti in toate marile

universitati. Ciupercile sunt crescute pe jeleu transparent, iar cresterea si viata sunt

studiate. Dintr-o astfel de cultura, de Penicillium, obisnuita ciuperca verde care creste

pe fructe si pe gem, a fost descoperita penicilina.

Penicilina este un medicament ce face parte din descoperirile secolului XX, dar

oamenii s-au folosit de ciuperci din timpuri stravechi pentru a face bauturi alcoolice si

branza. Vechiul Testament mentioneaza paine crescuta, adica paine careia i s-a

adaugat drojdie de bere pentru a creste. In industria berii si a vinului, alte ciuperci

produc enzime care sparg zaharul in alcool, proces numit fermentare.

9.*Reproducerea (inmultirea bacteriilor , modul de inmultire)

Creşterea şi reproducerea bacteriilor. În condiţii favorabile de viaţă, în prezenţa mediului

nutritiv, bacteriile reacţionează rapid şi are loc creşterea, proces prin care se produce

mărirea coordonată a tuturor componentelor celulei, rezultată prin adăugarea de

substanţă nou-formată prin biosinteză. În cazul în care prin creştere se produce o

modificare în raportul optim stabilit genetic între suprafaţa care asimilează şi volumul

care acumulează, se declanşează reproducerea prin sciziune, care va restabili raportul

vital. În prima etapă, o dată cu biosinteza componentelor celulare, are loc replicarea

cromozomului bacterian, dublarea numărului de mezozomi care vor lega moleculele de

ADN şi printr-un proces de cariochineză acestea vor fi deplasate spre polii celulei. În

zona mediană începe biosinteza unui perete despărţitor, încât celula parentală se

regăseşte în cele două celule rezultate prin sciziune, celule identice ca formă,

dimensiune şi structură genetică.

Reproducerea prin sciziune. În urma reproducerii, celulele nou-formate se pot separa

sau pot rămâne asociate pe direcţia axei de sciziune, cu obţinerea următoarelor forme

derivate, care dau uneori denumirea genului: - la forma coccus prin sciziune într-un

singur plan se formează diplococi şi prin sciziune repetată se formează lanţuri de coci

cu denumirea de streptococi; - dacă sciziunea are loc succesiv în două plane

perpendiculare, între ele rezultă prin asociere formaţiuni cu câte patru coci denumite

tetrade (genul Pediococcus). - în cazul în care sciziunea are loc pe trei direcţii

perpendiculare, se formează cuburi ce conţin opt coci cu denumirea de sarcina (genul

13

Sarcina): - la bacteriile din genul Staphylococcus în urma sciziunii în trei plane,

neordonat, rezultă o formaţiune în formă de strugure; -în cazul bacteriilor cilindrice,

sciziunea are loc într-un singur plan, perpendicular pe axul longitudinal al celulei, şi pot

rezulta ca forme asociate, diplobacterii şi streptobacterii (genul Lactobacillus).

Capacitatea de sporogeneză a bacteriilor.Un grup restrâns de bacterii au dobândit în

timp capacitatea genetică de a forma într-un anumit stadiu al ciclului lor de viaţă, o

formaţiune intracelulară denumită endospor, care asigură perpetuarea speciei datorită

rezistenţei mari la temperaturi ridicate şi la lipsa de apă. Printre bacteriile contaminante

ale produselor alimentare se pot întâlni două mari grupe de bacterii: - asporogene, care

se reproduc numai prin sciziune şi sunt în formă vegetativă - sporogene, care se pot

întâlni fie în forma lor vegetativă, formă în care se reproduc prin sciziune până când în

mediu apare un factor defavorizant, de obicei epuizarea unui nutrient necesar, când

este indusă cea de a doua formă, respectiv forma sporulată.

Bacteriile sporogene, incluse în clasificarea generală în familia Bacillaceae, formează

intraceluiar un singur endospor; de aceea, sporularea este considerată ca o formă de

rezistenţă a celulei şi nu o formă de înmulţire. Etape de formare a endosporilor. În ciclul

de viaţa al unei bacterii sporogene, în condiţiile apariţiei unor factori defavorizanţi ai

înmulţirii, celula vegetativă suferă anumite transformări direcţionate de cele peste 50 de

gene care induc, sporularea. Într-o primă etapă are loc o concentrare a materialului

citoplasmatic şi nuclear, apoi în celulă începe să se formeze un protoplast, iar

membrana plasmica înconjoară celula sporală asigurând condiţii de protecţie şi

creştere. În etapa următoare, în jurul celulei sporale, se formează cortexul, apoi

învelişul sporal propriu-zis.Endosporul matur poate fi pus în libertate prin solubilizarea

peretelui celulei sporogene.Endosporul eliberat, în condiţii favorabile, germinează

transformându-se din nou în celulă vegetativă, capabilă de reproducere (fig.7).Fig. 7.

Formarea endosporilor bacterieni: În funcţie de dimensiunile endosporului şi de

localizarea sa în celula de tip bacterium, sporii bacterieni pot fi de 2 tipuri: - tip bacillus,

în care diametrul endosporului este apropiat cu al celulei, cu o poziţie centrală sau

subterminală; - tip clostridium, în care diametrul endosporului este mai mare decât al

celulei vegetative; celula în urma sporulării se deformează şi capătă forma de suveică,

atunci când poziţia endosporului este centrală, sau de bec-lumânare, atunci când

endosporul este format terminal. Structura şi proprietăţile endosporilor bacterieni. Cu

ajutorul microscopului electronic s-a stabilit că endosporul prezintă un înveliş sporal

tristratificat, în compoziţia căruia au fost evidenţiate proteine cu un procent ridicat în

14

aminoacizi cu sulf, care pot forma uşor legături disulfidice, cu rol în mărirea rezistenţei

la denaturarea pe cale termică. Sub învelişul sporal se constată o zonă transparentă -

cortex, de natură peptidoglucanică, ce asigură o rezistenţă mecanică şi are rol

important în reglarea presiunii osmotice. Partea centrală a endosporului denumită

„core" (miez) este formată din: sporoplasmă, nucleoplasmă şi un număr mare de

ribozomi. În exteriorul endosporului se pot pune în evidenţă microtubuli ce menţin

endosporul într-o anumită poziţie. Carcasa celulei vegetative în care s-a format

endosporul poartă denumirea de exosporium şi acesta poate rămâne ataşat de

endospor sau prin rupere sau liză să îl elibereze în mediu (fig. 8).

Prin studiul microscopic al bacteriilor sporogene, în frotiu, formele vegetative apar

uniform colorate, în timp ce la formele sporulate endosporul este incolor, iar colorantul

este prezent în exosporium. În endospor au loc importante modificări de compoziţie şi

activitate metabolică comparativ cu celula vegetativă, înainte de sporulare. Din punct de

vedere fizic, endosporul ocupă 1/7-1/17 din volumul celulei vegetative, iar masic

aproximativ 1/3 din cea a celulei producătoare. În endospor, cantitatea de apă se

reduce de la 80 la aproximativ 15%. Forma în care se găseşte apa în endospor este

cea de apă legată de diferite componente structurale, apă care nu favorizează reacţiile

biochimice. Datorită lipsei de apă liberă, enzimele sporale sunt inactive, iar din punct de

vedere metabolic endosporul se află în stare de anabioză. În endospor este prezentă în

concentraţie ridicată o substanţă specifică - acidul dipicolinic (10 %/s.u.), care prin cele

două grupări carboxilice formează cu uşurinţă chelaţi cu ionii de calciu şi magneziu. Se

consideră că aceste modificări arhitecturale în structura sporoplasmei contribuie la

proprietăţile deosebite ale bacteriilor sporogene. O proprietate remarcabilă a

endosporilor este termorezistenţa. În timp ce celula vegetativă este inactivată termic la

temperaturi de 80°C/1-5 min, ca urmare a denaturării proteinelor/enzimelor din citosol,

sub formă de endospori inactivarea poate avea loc la temperaturi de 120°C/10-20 min,

în mediu umed, sau la 180°C/45-60 min, în mediu uscat. Termorezistenţa este

explicabilă prin conţinutul redus în apă, prezenţa proteinelor cu sulf şi a acidului

dipicolinic, compuşi care protejează enzimele sporale, în anumite limite, de o

inactivarea ireversibilă. O altă proprietate importantă este rezistenţa la uscăciune,

deoarece în stare de anabioză, deşi în stare inactivă, enzimele îşi menţin calitatea de

biocatalizatori un timp îndelungat, prelungind starea latentă de viaţă a celulelor sporale

(zeci/sute de ani). În condiţii favorabile sau prin reactivare prin încălzire la 60°C/10 min,

are loc germinarea sporilor. Se produce o absorbţie a apei, are loc activarea enzimelor,

15

creşte activitatea de respiraţie şi fermentaţie şi sunt eliminate substanţe specifice cum

ar fi acidul dipicolinic şi unele peptide. Se formează tuburi germinative în poziţie polară

şi celula vegetativă rezultată are caracterele genotipice originare. Sporularea reprezintă

un caracter de specie, este o formă de diferenţiere celulară şi trebuie privită ca o

strategie de adaptare a procariotelor, deoarece sporii sunt forme de rezistenţă ce

păstrează caracterele genetice ale celulei sporogene.

10. *Drojdii - caracteristica generală. Utilizarea drojdiilor în industria

alimentară,componenta, ph,rh, clasificarea in functie de virsta.

Drojdiile sunt organisme monocelulare imobile ce se referă la clasa Ascomycetes, au

proprietatea de a scinda (supune fermentării) zahărul în alcool si bioxid de carbon.

Pentru aceasta ele s/n saharomicete.

Celula eurocariotă de drojdie se diferenţiază puţin de celula animală; faţa de celula

vegetală se diferenţiază prin absenţa cloroplastelor şi a învelişului celulozic.

Utilizarea drojdiilor în industria alimentară

Drojdiile joacă un rol foarte important în industria alimentară, biotehnologie, în

natură.Având drept caracteristică principală capacitatea de a produce fermentarea

glucidelor simple cu formare de alcool etilic şi dioxid de carbon, drojdiile fermentative

sunt utilizate în biotehnologii alimentare la fabricarea alcoolului, a vinului, berii şi pâinii.

Drojdiile au o compoziţie chimică valoroasă şi după cultivare în condiţii de aerare şi

prelucrare sunt utilizate ca sursă de proteine în alimentaţia umană,

cudenumirea de SCP (single cell  protein – proteine din monocelulare) sau înalimentaţia

animalelor, deoarece pe lângă 45-55% proteină brută/100 g s.u., aduc înraţie

aminoacizi (lizină etc.) şi vitamine ale grupului B (tiamină şi riboflavină).În microbiologia

industrială, din biomasă de drojdie se obţin:

-extracte (plasmolizate, autolizate), folosite ca aditivi alimentari sau pentruîmbogăţirea

în substanţe azotate a mediilor de cultură destinate fermentaţiilor;

-vitamine hidrosolubile: B1, B2, PP, ergosterol;

-enzime: β-fructofuranozidaza şi β-galactozidaza;

-prin hibridizări şi inginerie genetică, din mutanţi ai speciei

16

Saccharomycescerevisiaes-a obţinut interferonul – substanţă cu efect antiviral şi

citostatic.

11 *Caracteristica şi funcţiile organitelor intracelulare al drojdiilor (mitocondriile;

ribozomii, aparatul Golgi; reticulul endoplasmatic; lizosomii; nucleul;

vacuolele; incluziunile intracelulare şi substanţele de rezervă).

Invelişurile celulare: peretele celular şi plasmalema sunt structuri ce limitează

celula şi intervin în toate procesele biologice fundamentale care se desfăşoară la nivel

celular.

Peretele celular din punct de vedere structural, peretele celular are aspect laminar şi

este alcătuit din 2-3 straturi. El asigură forma celulei, asigură protecția față de factorii

mediului ambiant, participă la creșterea și reproducerea celulară.

Plasmalema (membrana citoplasmatică) reprezintă un strat lamelar, care

delimitează protoplastul la exterior. La celulele tinere apare ca un strat omogen, în timp

ce la celulele mature în membrană se evidenţiază învaginări - similare unor şanţuri care

îi măresc mult suprafaţa;

Citoplasmaeste constituită din citosol şi din organite citoplasmatice care sunt

dispersate în el. Citoplasma reprezintă mai mult de jumătare din volumul total al celulei

şi conţine de asemenea o reţea de proteine fibroase care formează citoscheletul ce îi

asigură celulei forma şi rigiditatea. Hialoplasma sau matricea citoplasmatică este

substanţa fundamentală a citoplasmei.

Citosolul este un sistem coloidal cu un conţinut de 75-85% apă, în care substanţele

componente se află sub formă de sol sau gel, formând micele coloidale. Dintre

substanţele organice predomină proteinele cu rol structural sau catalitic, lipide cu rol

plastic şi glucide cu rol energetic.

Nucleolul constă dintr-un miez pe care sunt înfăşurate segmente de ADN. In nucleol

sunt sintetizate proteine ribozomale şi ARN-ribozomal care apoi trec prin porii nucleari,

în citosol.

Mitocondrii sunt organite mari care pot ocupa până la 25% din volumul citosolului.

În structura mitocondriei se distinge un înveliş de natură fosfolipidică format din două

membrane diferite; externă şi internă, care delimitează două , compartimente şi anume

spaţiul intermembranar şi compartimentul central. Participă în fosforilarea oxidativă, în

sinteza de ATP pentru necesităţile energetice ale celulei.

17

Sistemul vacuolar Vacuolele conţin o cantitate mare de apă în care se solubilizează

aminoacizi, proteine, enzime, purine, polifosfaţi. Vacuolele îndeplinesc funcţii importante

în reglarea presiunii, în menţinerea stabilităţii chimice a citosolului, în hidroliza

enzimatică a unor proteine şi globule lipidice, iar produşii rezultaţi trec în citosol unde

sunt metabolizaţi intracelular.

Reticulul endoplasmatic face legătura între nucleu şi vacuom şi reprezintă o reţea

de vezicule - cisterne interconectate, caracterizate printr-o mare plasticitate morfologică.

Reticulul endoplasmatic este sediul unor complexe enzimatice şi are rol în biogeneza

sferozomilor, vacuolelor, corpilor Golgi; participă la expansiunea învelişului nuclear şi a

plasmalemei în diferite etape de dezvoltare ale celulei.

Aparatul Golgieste un sistem de endomembrane, alcătuit din unităţi funcţionale -

dictiozomi, care face legătura între reticulul endoplasmatic şi plasmalemă. Veziculele

Golgi sunt privite adesea ca aparatul de sortare şi dirijare a proteinelor şi

componentelor membranare spre locul lor de destinaţie; au rol în expansiunea peretelui

celular.

Ribozomii sunt particule nucleoproteice implicate în sinteza proteinelor celulare

răspândiţi în. Au în structură ARN-ribozomal şi proteine; ARNr este implicat în procese

de transcripţie a informaţiei genetice pentru biosinteza proteinelor/ enzimelor, necesare

celulei.

Lizozomii sunt structuri veziculare bogate în enzime: fosfataze, proteaze, lipaze ş.a.,

active la pH=5 cu rol în digestia unor compuşi ai celulei vii, care nu mai funcţionează

eficient; în exteriorul lizozomului, în citosol, enzimele nu sunt active deoarece pH-ul este

de 7,3. Când sub acţiunea unor factori, de exemplu în starea de înfometare, în absenţa

apei care să asigure transportul în exteriorul celulei a cataboliţilor formaţi, pH-ul în

citosol scade, sunt activizate enzimele din lizozom şi celula moare prin autoliză.

Peroxizomii sunt structuri sferice cu membrană simplă şi o matrice pe care sunt

localizate oxidaze, cu rol în adaptarea celulei de drojdie la condiţii aerobe.

Substanțele de rezervă sînt alcătuite din metacromatină, glicogen, incluziuni de

grăsime și sînt situate în vacuolă.

12.*Multiplicarea şi clasificarea drojdiilor

Multiplicarea Levurile se pot înmulți pe cale vegetativă (prin înmugurire sau divizare)

și cu ajutorul sporilor.

18

În tipmul înmuguririi pe celula maternă apare un mugure care se marește și apoi se

separă de celula maternă, procesul durează 2 ore. Are la bază procesul de mitoză

adică numărul de cromozomi se păstrează constant.

Sporularea are la bază procesul de meioză prin care numărul de cromozomi ai

celulei parentale diploide se reduce în jumătate. În ceulă se formează 2-8 ascospori,

care după maturizare formează o generație haploidă. La contopirea a doi ascospori

haploizi se formează zigotul diploid.

Clasificarea Levurile se împart în 2 grupuri: sporogene care sunt capabile de a

forma spori și asporogene care nu formează spori și deci nu au capacitatea de înmulțire

sexuată.

Asporogene au capacitatea de a forma miceliu fals și de a fermenta.Genul

Candida. Candida Mycoderma provoacă floarea vinului în prezența aerului, C.Kefiri se

utilizează la fabricare chefirului. G.Torulopsis produce alterări ale laptelui concentrat, a

siropurilor și a sucurilor.

G.Cryptococus se întîlnește în microbiata fruct, leg și a carnii tocate.

G.Debaromyces produc mucus la suprafata batoanelor de salam, brînzerurilor,

iaurtului și dau alterări ale sucului conc de portocele.

G.Rhodotula sunt drojdii oxidative și pot sintetiza pigmentii carotenoizi. Se

întîlnesc pe alimente din pui, peste, pe unt. Se utilizează la producerea lipidelor,

colesterolului, vitaminelor din gr. B, provitaminei A, D.

Sporogenese împart după caracterul înmulțirii vegetative în 3 familii:

1.F.Saccharomycetaceaefermenteazăzaharurile și se multiplică prin înmugurire.

Însemnătate practică are g.Saccharomyces, specia S.Cerevisiae se folosește la

obținerea spirtului și a drojdiei de panificație. S.Vini se utilizează în calitate de cultură

starter în vinificație.

2.F.Schizosaccharomycetaceae se multiplică prin diviziunea celulei, se folosesc în

industria berii.

3.F.Saccharomycodaceae înmulțirea începe prin înmugurire și se termină prin

divizare. Sunt dăunătoare industiei.

13. *Compoziţia chimică a microorganismelor, microelementele,

macroelementele.

19

Cunoaşterea compoziţiei chimice a microorganismelor prezintă importanţă practică în

obţinerea diferitelor substanţe valoroase: proteine, aminoacizi, vitamine, lipide, enzime,

pigmenţi etc. şi de asemenea pentru asigurarea condiţiilor de cultivare a

microorganismelor.

Compoziţia chimică a microorganismelor variază în funcţie de natura

microorganismului, de starea în care se află (vegetativă, sporulată), de vârsta culturii

etc. Pentru determinarea compoziţiei chimice se utilizează diferite metode de separare

a microorganismelor, obţinându-se biomasa umedă după care, prin uscare, se

determină conţinutul în apă (la microorganisme este de 60-80% din greutatea totală a

masei celulare) şi se obţine biomasa uscată din care se analizează substanţele

organice şi anorganice componente. Apa se găseşte în celulele microorganismelor sub

formă de apă liberă şi sub formă de apă legată.

Apa îndeplineşte în celule următoarele funcţii principale:

este solvent al compuşilor celulari solubili în apă şi mediu de dispersie pentru

ceilalţi constituenţi insolubili;

condiţionează activitatea enzimelor şi ajută la desfăşurarea reacţiilor metabolice;

asigură transportul substanţelor nutritive în celule.

Biomasa uscată reprezintă 20-40%. Din aceasta, principalele elemente sunt: C, O, H,

N, S, P, K, Ca, Mg, Fe. C, O, H, N sunt elemente de bază;

C, O, H, N, S, P intră în compoziţia glucidelor, lipidelor, proteinelor, acizilor nucleici.

Ele se mai numesc şi macroelemente.

K, Ca, Mg, Fe îndeplinesc diferite roluri: K este necesar pentru activitatea enzimelor;

Ca creşte termorezistenţa, în special a sporilor; Mg şi Fe sunt cofactori enzimatici etc.

In afară de aceste elemente, în compoziţia microorganismelor intră şi alte elemente

chimice sau microelemente (oligoelemente)ce intră în structura unor enzime

(Al,Zn,Cu,Co).

In general, în biomasa uscată a microorganismelor intră:

substanţele anorganice - din care P intervine în metabolismul energetic (stochează

legăturile macroergice);

compuşii fosfaţilor (oxizii de fosfor) - au rol în menţinerea pH-ului;

constituenţii minerali - au un rol deosebit în viaţa celulelor microbiene, în sensul că

influenţează permeabilitatea pereţilor celulari, reglează presiunea osmotică, intră în

compoziţia diferiţilor constituenţi celulari;

20

substanţele organice - sunt compuşi structurali ai celulelor, şi anume, pot fi

compuşi funcţionali (enzime, vitamine, pigmenţi), care intervin în metabolismul celulelor,

şi compuşi de rezervă, cu rol energetic (glucide, lipide, proteine).

Proteinelesunt componentele principale ale substanţelor

organice din celula bacteriana (40-80%), ce se află în citoplasmă, nucleu, în membrana

citoplasmatică şi în alte structuri celulare. Proteinele determină cele mai importante

proprietăţi biologice ale microorganismelor. Acestea sunt proteinele şi proteidele sau

proteinele compuse. Proteinele sunt alcătuite din aminoacizi, structura cărora este

caracteristică pentru diferite specii de microorganisme.

O importanţă mare au nucleoproteinele, care sunt compuşi

rezultaţi din unirea proteinelor cu acizii nucleici ADN şi ARN.

De rînd cu ele în celule se întilnesc glicoproteide, lipoproteide,

cromoproteide.

Acizii nucleici. Cantitatea de acizi nucleici din celula microbiana depinde de specia

microorganismului, de mediul nutritiv şi constituie 10-30% din rezidul uscat. Majoritatea

acizilor nucleici sunt legaţi cu proteinele şi radicalii compuşi ai structurilor celulare

bacteriene.

Acidul dezoxiribonucleic (ADN) şi ribonucleic (ARN) sunt cea mai importantă parte

componentă a celulei. In ADN-ul bacteriilor este codificată întreaga informaţie ereditară

a celulei, iar ARN participă la procesele de descifrare a acestei informaţii de transmitere

şi sinteză a proteinei.

Glucidele reprezintă partea cea mai variabilă a celulei (10-30%); structura lor este

diferită nu numai la specii diferite, dar şi la grupe de bacterii. Ea depinde de vîrsta şi

condiţiile de dezvoltare a microbilor. Bacteriile conţin glucide simple-mono şi dizaharide,

glucide compuse - poliozide şi macromolecule glucidice - polizaharide. Glucidele

îndeplinesc în celulă un rol plastic, au mare importanţă ca sursă de energie, necesare

pentru procesele metabolice. La unele microorganisme compoziţia polizaharidică a

compuşilor este atît de specifică, încît determinarea ei permite a delimita tipuri aparte în

cadrul speciei.

Lipidele sunt alcătuite, în principal, din grăsimi neutre, fosfolipide şi acizii graşi liberi.

Cantitatea lor este în funcţie de vîrsta culturii şi de specia microorganismelor.

Fosfolipidele sunt o parte componentă a membranei citoplasmatice. Lipidele, de

asemenea, fac parte din complexul de substanţe, care formează pereţi celulari ai

bacteriilor, mai ales cele gram- negative, şi care determină toxicitatea

microorganismelor. Cantitatea de lipide în celulă variază între 1 şi 40%.

21

14. *Apa în celula microbiană. Plasmoliza, rolul apei in celula

Apa îndeplineşte în celule următoarele funcţii principale:

este solvent al compuşilor celulari solubili în apă şi mediu de dispersie pentru

ceilalţi constituenţi insolubili;

condiţionează activitatea enzimelor şi ajută la desfăşurarea reacţiilor metabolice;

asigură transportul substanţelor nutritive în celule.

Apa în celulă se află în stare legată sau structurală. Cea liberă este solvent şi

participă la reacţiile celulare, la transportul substanţelor în celulă şi în afară, şi menţine

presiunea osmotică. Apa legată intră în componenţa macromoleculelor organice. În

condiţii nefavorabile ca concentraţia substanţelor ridicată, temperatură ridicată sau

scăzută, la deshidratare celula începe a pierde apa şi se începe plasmoliza celulei.

Această stare mai e numită anabiozăsau abioză. La pierderea apei citoplasma se

îndepărtează de perete, se schimbă presiunea osmotică, procesele vitale se

atenuiază. Atunci cînd celula pierde numai apa liberă, procesul este reversibil, cînd se

pierde şi apa structurală procesul este ireversibil - celula moare. Cele mai cunoscute şi

utilizate procese de plasmoliză reversibilă sau anabioză sunt: osmoliză, criobioza,

deshidrobioza. Aceste procese sunt utilizate la conservarea produselor alimentare şi a

culturilor de MO. Abioza este folosită la conservarea produselor alimentare.

Existenţa peretelui celular la bacterii poate fi uşor dovedită prin experienţele de

plasmoliză. Dacă bacteriile sunt introduse într-o soluţie hipertónica de zahăr sau sare

de bucătărie, citoplasma se deshidratează şi împreună cu membrana citoplasmatică se

îndepărtează de peretele celular; acesta însă îşi păstrează forma iniţială şi devine net

vizibil. Celulele bacteriene plasmolizate nu sunt capabile să se înmulţească. Pe acest

fapt se bazează metodele de conservare ale legumelor , fructelor.

Daca bacterile sunt introduse in solutie hipotonika sau in apa distilata se produce

plasmoptiza bacterile se umfla in urma îmbibării, pereţii se rup şi întervin dereglări

profunde în toate

structurile celulei.

15. *Nutriţia microorganismelor. Tipuri de nutritie,clasificarea bacteriilor in functie

de nutritie

22

Nutriţia microorganismelor este un proces fiziologic complex prin care

microorganismele îşi procură elementele necesare şi energia pentru biosinteza

compuşilor celulari, pentru creştere, reproducere şi întreţinerea funcţiilor vitale.

Procesul de nutriţie se desfăşoară în cadrul metabolismului celular prin reacţii de

degradare a compuşilor macromoleculari în compuşi cu masă moleculară redusă ce pot

fi transportaţi în interiorul celulei, reacţii exergonice ce au loc în cadrul catabolismului

celular. Concomitent cu reacţiile de catabolism, folosind compuşi simpli şi energie,

celula vie sintetizează compuşi celulari esenţiali pentru creştere, în cadrul

anabolismului. Viaţa celulei microbiene este posibilă atât timp cât cele două procese se

desfăşoară concomitent.

Celula bacteriană poate utiliza între 300-600 tipuri de molecule diferite din care

aproximativ 50% sunt reprezentate de molecula de apă şi ioni. Se apreciază că fără a

lua în calcul moleculele de apă celula de drojdie poate utiliza până la 500 molecule mici

şi peste 4000 de macromolecule.

Microorganismele   întâlnite în industria alimentară   sunt microorganisme

chimiosintetizante şi îşi obţin energia prin degradarea compuşilor organici cu eliberarea

energiei potenţiale a substratului nutritiv pe care aceasta se dezvoltă dând de cele mai

multe ori alterarea specifică a acestuia. Prin substrat nutritiv se înţelege acel mediu care

conţine apă, surse de energie (de natură glucidică), surse asimilabile de azot, săruri

minerale şi facultativ factori de creştere.

Microorganismele se caracterizează printr-o mare diversitate metabolică, multe dintre

ele având capacitatea de a se dezvolta pe substraturi anorganice, utilizând căi

inaccesibile plantelor şi animalelor.

Există două criterii de bază, în funcţie de care microorganismele pot fi împărţite în mai

multe tipuri nutriţionale: sursa de energie şi sursa de carbon.

În funcţie de sursa de energiemicroorganismele se pot clasifica în:

1. Fototrofe - utilizează lumina ca sursă primară de energie

2. Chemotrofe - depind de reacţiile de oxido-reducere ale substraturilor anorganice sau

organice.

*Microorganismele fototrofe

Utilizează în biosinteză energia luminoasă ca sursă de energie.

23

Ele sunt capabile de fotosinteză, numindu-se şi fotosintetizante.

Fotosinteza se realizează prin reacţii fotochimice cuplate cu reacţiile de biosinteză.

Dacă la plantele verzi pigmentul clorofilian este clorofila A, donatorul de hidrogen este

H2O, degajându-se O2, la bacteriile fotosintetizante pigmenţii asimilatori sunt

reprezentaţi de clorofilele bacteriene şi carotenoizi, donatorul de hidrogen nu este apa,

ci o altă sursă minerală (H2S) sau organică şi nu se degajă O2.

*Microorganismele chemotrofe

Utilizează substanţele chimice ca sursă de energie.Pot fi:

- chemoorganotrofe - utilizează ca sursă de energie compuşii organici

- chemolitotrofe - utilizează ca sursă de energie compuşii anorganici.

În funcţie de sursa de carbonmicroorganismele se pot clasifica în:

1. autotrofe (cele care se hrănesc singure) - utilizează CO2 = litotrofe.

2. heterotrofe (care se hrănesc pe seama altora) necesită o sursă organică de carbon

= organotrofe.

Microorganismele autotrofe

Utilizează ca unică sursă de carbon CO2 sau sărurile sale minerale.

Ele sunt capabile să-şi sintetizeze proprii constituenţi organici structurali (proteine,

glucide, lipide) sau funcţionali (enzime, vitamine) exclusiv pe seama substanţelor

minerale simple (CO2, NH4, PO43-, SO4

2-, oligoelemente).

Această capacitate de sinteză presupune existenţa unui echipament enzimatic deosebit

de complex şi variat, prezenţa unei surse de energie şi a unei puteri reducătoare (H2)

care să permită reducerea CO2.

Substanţele care furnizează puterea reducătoare necesară reducerii CO2 sunt H2O,

H2S, S etc.

În ultima vreme conceptul de autotrofie este mai puţin restrictiv, în sensul că s-a propus

ca în cadrul acestui concept să fie incluse atât microorganismele care asimilează CO2

(autotrofe clasice) cât şi microorganismele care folosesc alţi compuşi cu un atom de

carbon (CH4, CH3-OH, CH3-NH2).24

Microorganismele heterotrofe

Nu se pot dezvolta decât în prezenţa unor substanţe organice ca sursă de carbon,

deoarece şi-au pierdut capacitatea de a folosi molecule simple, în special carbonul

anorganic.

Sunt incapabile să sintetizeze metaboliţi esenţiali, aceştia trebuie adăugaţi mediului ca

substanţe preformate.

Metabolismul lor este dependent de un echipament enzimatic mai simplificat, ceea ce le

permite să folosească o serie de substanţe organice ca acizii aminici, hidraţii de carbon

etc.

Se consideră că heterotrofia este rezultatul unui proces de evoluţie regresivă a

microorganismelor, la care echipamentul enzimatic s-a simplificat, ceea ce a dus la

incapacitatea de sinteză a metaboliţilor esenţiali.

În funcţie de sursa de energie şi carbonmicroorganismele se pot clasifica în:

1. fotoautotrofe

2. fotoheterotrofe

3. chemoautotrofe

4. chemoheterotrofe

Majoritatea microorganismelor patogene sunt chemoheterotrofe pentru că în mod

obişnuit aceste bacterii catabolizează substanţele obţinute de la gazdă.

Microorganisme fotoautotrofe

Utilizează lumina ca sursă de energie şi CO2 ca sursă principală de carbon.

Acest grup include bacteriile fotosintetice (bacterii sulfuroase verzi şi roşii,

cianobacteriile).

În reacţiile fotosintetice de la cianobacterii, atomii de hidrogen ai apei sunt utilizaţi

pentru reducerea CO2, rezultând oxigenul.

În afară de cianobacterii, mai există câteva familii de procariote fotosintetizante care nu

pot utiliza apa pentru reducerea CO2 şi nu pot realiza fotosinteza când oxigenul este

prezent (necesită condiţii de anaerobioză).25

Procesele fotosintetice nu sunt urmate de eliberarea de O2.

Ex. - bacteriile sulfuroase verzi (Chlorobium) şi roşii (Chromatium).

Bacteriile sulfuroase verzi (Chlorobium) utilizează sulful, compuşii cu sulf (ca H2S) şi

hidrogenul pentru reducerea CO2şi formează compuşi organici.

Utilizând energia luminoasă şi enzimele corespunzătoare, aceste bacterii oxidează S2-

sau sulful la sulfaţi, iar hidrogenul la apă.

Bacteriile sulfuroase roşii (Chromatium) utilizează sulful, compuşii cu sulf (ca H2S) şi

hidrogenul pentru reducerea CO2.

Ele se disting de bacteriile sulfuroase verzi prin tipul clorofilelor, localizarea sulfului

depozitat, ARN-ul ribozomal.

Clorofilele utilizate de aceste bacterii fotosintetizante se numesc bacterioclorofile şi pot

absorbi lumina la lungimi de undă mai mari decât clorofila A.

Bacterioclorofilele bacteriilor sulfuroase verzi sunt găsite în vezicule numite cromatofori

aşate de membrana plasmatică.

La bacteriile sulfuroase roşii, bacterioclorofilele sunt localizate în invaginări ale

membranei plasmatice (membrane intracitoplasmatice).

Microorganisme fotoheterotrofe

Utilizează lumina ca sursă de energie, dar nu pot converti CO2 în zaharuri.

Ca surse de carbon utilizează compuşi organici ca alcooli, acizi graşi, alţi acizi organici,

carbohidraţi.

Ex. - bacteriile verzi nesulfuroase (Choroflexus)şi bacteriile roşii nesulfuroase

(Rhodopseudomonas).

Microorganisme chemoautotrofe

Utilizează CO2 ca sursă principală de carbon.

Sursele anorganice de energie pentru aceste organisme includ:

- H2S la Beggiatoa

- sulful elementar la Thiobacillus thiooxidans26

- amoniacul pentru Nitrosomonas

- nitriţii pentru Nitrobacter

- hidrogenul pentru Hydrogenomonas

- ionul de fier pentru Thiobacillus ferrooxidans.

Energia derivată prin oxidarea acestor substraturi anorganice este eventual stocată sub

formă de ATP produs prin fosforilare oxidativă.

Microorganisme chemoheterotrofe

Dacă în cazul celorlalte tipuri trofice separarea sursei de energie de cea de carbon este

netă, în cazul chemoheterotrofilor această separare este dificil de făcut.

La acest grup sursa de energie şi cea de carbon sunt reprezentate practic prin acelaşi

compus – Ex. glucoza.

Chemoheterotrofii utilizează electronii de la atomii de hidrogen din substraturile

organice ca sursă de energie.

Heterotrofii pot fi clasificaţi în funcţie de sursa moleculelor organice.

Saprofiţii se bazează pe materia organică moartă în timp ce paraziţii obţin nutrienţii din

organismele gazdă.

Cea mai mare parte a bacteriilor, toţi fungii, protozoarele şi animalele sunt

chemoheterotrofi.

TIPURI PARTICULARE DE NUTRIŢIE

MIXOTROFIA

Reprezintă o nutriţie combinată, în care o bacterie poate utiliza concomitent surse de

carbon anorganic şi organic.

27

Asocierea tipului de nutriţie autotrof şi heterotrof, atât pentru biosinteze, cât şi pentru

producerea de energie, permite o mai bună adaptare a celulei bacteriene la condiţiile în

care nutrienţii se găsesc în cantităţi limitate.

Acest tip de nutriţie este avantajos pentru unele bacterii, oferindu-le surse alternative de

existenţă, în funcţie de substratul natural (mineral sau organic).

Mixotrofia reprezintă tipul de nutriţie întâlnit cel mai frecvent în mediile naturale, în care

diferitele grupe de microorganisme nu trăiesc niciodată izolat.

Nutrienţii mixotrofi nu au un efect benefic atunci când sunt în exces, dar pot oferi un

avantaj în condiţii de limitare nutriţională.

Microorganismele mixotrofe au un avantaj selectiv faţă de heterotrofe şi de autotrofe, a

căror creştere este limitată de cantităţi insuficiente de substanţe organice (anorganice).

SINTROFIA

Reprezintă fenomenul de interacţiune nutriţională între două sau mai multe specii de

microorganisme, care pot valorifica mai bine un substrat nutritiv, dacă se dezvoltă

împreună.

De ex. bacteriile metanogene nu pot folosi în mod direct glucoza ca sursă de carbon şi

energie, dar pot utiliza produşii rezultaţi din metabolizarea ei de către alte bacterii

anaerobe.

Microorganismele capabile să-şi sintetizeze constituenţii celulari de la compuşi simpli

excretă cantităţi mici de vitamine, aminoacizi sau alţi factori de creştere care pot fi

folosite de alte microorganisme auxotrofe pentru substanţele respective.

Un astfel de fenomen a fost descris la bacteria Haemophilus influenzae, care cultivată

pe geloză-sânge formează colonii mici, punctiforme şi transparente.

În vecinătatea coloniilor de Staphylococcus sp., care contaminează accidental mediul

de cultură, coloniile devin mai mari, mai voluminoase, deoarece stafilococul este capabil

să facă sinteza NAD+, pe care îl excretă în mediu.

OLIGOTROFIA

Este tipul de nutriţie întâlnit la microorganismele care se dezvoltă în mediile foarte

sărace în substanţe nutritive.

28

Bacteriile acvatice, care trăiesc în apele sărace în substanţe nutritive sunt inhibate dacă

se cultivă pe mediile bogate în nutrienţi, datorită efectului toxic al produşilor de

catabolism (ex. H2O2), care în urma acumulării în mediu determină liza celulelor.

Există şi bacterii oligotrofe care cultivate pe medii de cultură sărace, pot dobândi

(spontan sau prin adaptare) capacitatea de a se dezvolta pe medii mai bogate.

16. *Caracteristicile de transport substanţelor nutritive în celula microbiană.

Pentru realizarea procesului de nutriţie este obligatoriu ca nutrienţii să pătrundă în

interiorul celulei pentru a fi metabolizaţi. Nutrienţii solubili cu molecule mici pot pătrunde

în celula microbiană pe diferite căi. Una din căile cele mai frecvente este pătrunderea

prin difuzie şi anume prin:

difuzie pasivă este difuzia ce se realizează ca urmare a unui gradient de

concentraţie‚ posibil când în exteriorul celulei concentraţia nutrientului este

superioară celui din interiorul celulei. Prin anumiţi pori ai membranei plasmatice

nutrientul pătrunde în interior si este metabolizat.

difuzie facilitată se realizează ca urmare a prezenţei în biomembrane a unor

proteine receptoare denumite permeaze, localizate la nivelul plasmalemei sau în

spaţiul periplasmic. Permeaza recunoaşte şi leagă molecula solubilă a apei

schimbându-şi conformaţia şi o eliberează in interiorul celulei. Apoi aceasta îşi

reia poziţia orientată spre exteriorul membranei plasmatice si este pregătită

pentru a prelua o nouă moleculă. Acest proces poate avea loc atâta timp cât

concentraţia moleculelor nutrient este mai mare în exteriorul celulei faţă de cea

internă.

Difuzia facilitată este mai importantă la celulele de tip eucariot pentru transportul

aminoacizilor si al glucidelor, în timp ce la procariote serveşte pentru transportul

glicerolului.

Microorganismele adesea se întâlnesc in habitate în care conţinutul în nutrienţi este

foarte redus încât pentru creştere este important transportul şi concentrarea lor in

celulă. În aceasta situaţie, transportul se face contra gradientului normal de

concentraţie, cu consum de energie, prin transport activ şi translocaţie de grup.

29

Transportul activ – transportul în celulă este asigurat chiar în absenţa gradientului de

concentraţie şi se realizează cu consum de energie. Transportul se activează ca urmare

a energiei eliberate prin transformare ATP în ADP.

Translocaţia de grup – este un transport activ întâlnit la drojdii şi mucegaiuri în care

intervine un sistem enzimatic complex de transferaze, care permit pătrunderea

glucidelor prin membrane sub forma esterilor fosforici. Celulele pot face schimb cu

mediul exterior nu numai cu ioni şi glucide ci şi cu glucide compuşi macromoleculari.

Astfel, bacteriile de exemplu pot secreta proteine printr-un proces de exocitoză.Este

posibilă si pătrunderea unor astfel de macromolecule in interiorul celulei prin procese de

endocitoză.

17. *Nutriţia carbonică a microrganismelor

In funcţie de sursa de carbon, microorganismele se clasifică în:

-autotrofe;

-prototrofe heterotrofe;

-heterotrofe auxotrofe.

Autotrofe sunt microorganisme care utilizează ca singură sursă de carbon

CO2.Microorganismele autotrofe îşi obţin energia necesară pentru biosinteză pe cale

fotosintetică sau prin oxidarea compuşilor anorganici. Aceste microorganisme posedă

un echipament enzimatic, care le permite producerea constituenţilor carbonaţi, plecând

de la CO2.

Heterotrofele utilizează ca surse de carbon molecule organice care provin de la alte

organisme. Atunci când un microorganism heterotrof are nevoie de prezenţa unei

singure molecule organice energetice, adică este capabil să realizeze sinteza tuturor

moleculelor organice necesare pentru creştere, microorganismul respectiv este

prototrof. In caz contrar, microorganismul este denumit auxotrof.

Auxotrofia apare datorită faptului că unele microorganisme nu sintetizează unele

molecule indispensabile. Aceste molecule trebuie să existe în mediu pentru a permite

creşterea şi ele se numesc factori de creştere. Este vorba în special de aminoacizi, acizi

graşi, acizi nucleici, vitamine etc. Deci, microorganismele auxotrofe sunt exigente şi

necesită medii de cultură bogate.

30

Microorganismele heterotrofe (organotrofe) sunt:

-saprofite - sursa de carbon este materia organică nevie (bacterii de putrefacţie,

mucegaiuri);

-microorganismele comensale - se dezvoltă la suprafaţa sau în interiorul

organismelor vii (plante, animale, om)

-microflora epifită a plante, animalelor, pieile, MO intestinale;

-MO patogene - cele strict patogene au o viaţă parazitară;

-MO cu potenţial patogen - sunt cele care produc toxine.

Surse de carbon utilizate de microorganisme sunt diferite:

-poliglucidele: amidon, celuloză, substanţe pectice etc. Sunt surse utilizate de bacterii

şi mucegaiuri;

-monoglucidele: hexoze, pentoze, utilizate de drojdii;

-diglucidele utilizate de drojdii;

-acizii organici: lactic, malic, acetic, utilizate de unele mucegaiuri şi drojdii;

-alcoolii, utilizaţi de drojdii oxidative din genul Candida, genul Pichia, bacterii din

genul Acetobacter etc.

18. *Medii de nutriţie pentru microorganisme şi clasificarea lor,general,

proprietati culturaleale bacteriilor,ce este o colonie cum se obtine o colonie

separata.

Un mediu de cultură reprezintă un substrat nutritiv complex, cu rol de aliment, care

trebuie să asigure microorganismului ce urmează a fi cultivat, cantitatea necesara de

apă, surse de carbon, azot, substanţe minerale, factori de creştere, substanţe care să îi

furnizeze cantitatea de energie cât şi toate elementele folosite de celulă în procese de

creştere, reproducere şi întreţinerea funcţiilor vitale.

Mediul de cultură trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

să corespundă din punct de vedere nutritiv;

să aibă o concentraţie a substanţei dizolvate în mediu care să nu influenţeze

negativ schimburile osmotice ale celulei;

să nu conţină substanţe toxice sau să genereze compuşi toxici în urma creşterii

culturii microbiene;

31

să aibă un anumit pH sau rH;

să fie steril astfel încât să nu dezvolte numai celule introduse prin inocul.

În practica de laborator mediile de cultură se folosesc pentru izolarea din medii naturale

a diferitelor microorganisme pentru obţinerea de culturi pure, pentru cultivarea acestora

în scopul obţinerii de biomasă sau pentru întreţinerea culturilor pure selecţionate. În

scop industrial mediile de cultură se folosesc pentru obţinerea de celule sau a

compuşilor rezultaţi prin activitatea microorganismelor selecţionate. În funcţie de

destinaţia lor, mediile de cultură se diferenţiază astfel:

Medii de cultură generale care asigură dezvoltarea unui număr mare de specii şi

genuri deoarece includ în compoziţia lor substanţe nutritive diversificate.

Dintre mediile de cultură generale folosite în practica laboratorului de microbiologie

menţionăm:

bulionul de carne lichid sau gelozat (BCA);

mediul triptonă - extract de drojdii - glucoză – agar;

mustul de malţ – agar (MMA) pentru cultivarea drojdiilor şi mucegaiurilor;

Medii de cultură selective sunt medii cu o compoziţie chimică definită care permit

dezvoltarea unui grup restrâns de microorganisme sau chiar a unei specii. Aceste medii

conţin pe lângă substanţe nutritive şi substanţe cu efect inhibitor asupra altor

microorganisme însoţitoare întâlnite în microbiota din care se face izolarea culturii ce

dorim să o selecţionăm. Un mediu selectiv folosit la determinarea bacteriilor coliforme

este BLBV (bulion – bilă – lactoză – verde briliant) în care sărurile biliare inhibă alte

bacterii, în timp ce coliformii sunt adaptaţi. Numărul mediilor selective este foarte mare

şi permit izolarea unor specii de interes industrial sau se folosesc pentru identificarea,

determinarea microorganismelor contaminante în produse alimentare.

Medii de cultură de diferenţiere – aceste medii permit separarea speciilor în funcţie

de anumite caractere biochimice, atunci când acestea au fost selectate dintr-o

microbiotă eterogenă.

Medii de îmbogăţire (fortifiate) sunt destinate separării şi cultivării unor

microorganisme pretenţioase din punct de vedere nutritiv şi care se află în număr redus

în produsul analizat din punct de vedre microbiologic.

32

În funcţie de compoziţie şi provenienţă, mediile de cultură pot fi medii naturale şi medii

sintetice.

Mediile naturale sunt cele mai utilizate deoarece reproduc condiţiile în care se dezvoltă

microorganismele. Mediile naturale de origine vegetală sunt sucuri de fructe, de

legume, mustul de malţ, legume fierte/ terciute, fructe, infuzii de plante.

Ca medii de origine animală se folosesc după sterilizare, laptele, sânge (pentru bacterii

facultativ patogene), zerul, carnea, bulionul de carne, ficat, ouă.

În condiţii de laborator se folosesc atât medii lichide, în special pentru cultivarea

microorganismelor facultativ anaerobe, pentru studiul proceselor fermentative, medii

solide – pâine, cartofi felii, ş.a. şi frecvent medii solidificate obţinute prin adăugarea în

mediile lichide a unor agenţi de solidificare.

Pentru solidificarea mediilor de cultură se foloseşte:

agar – agarul (geloza) un diglucid obţinut din alge ale genului Gelidium având în

structură molecule de galactoză şi acid D – galacturonic legate prin legături

1,2,1,3 glicozidice. În stare purificată se prezintă sub formă de pulbere sau fibre

si se adaugă in cantitate de 0,5 – 2 % mediu lichid.

gelatina agent de solidificare de natura proteică, extrasă din ţesuturi organice.

Se foloseşte in cantitate de 12 – 15 g% .

În afara mediilor descrise şi care se pot prepara in condiţii de laborator, numeroase

firme sunt specializate în fabricarea de medii de cultură ce pot fi livrate sub diverse

forme. Astfel sunt medii gata preparate sau sub formă de pulberi ce pot fi reconstituite

conform reţetei şi au un termen mare de valabilitate.

Medii fermentative sunt medii de cultură industriale destinate producerii unor cantităţi

mari de celule sau pentru obţinerea de produşi de metabolism cu valoare economică.

Diversitatea mediilor de cultură este datorată si capacitaţii de adaptare a numeroase

microorganisme întâlnite în habitaturile naturale cât şi de faptul că prin modificarea

compoziţiei mediilor de cultură se pot obţine randamente superioare în produşi de

metabolism microbian cu valoare economică.

33

Mediile de cultură sunt utilizate frecvent în tehnici microbiologice de laborator, pentru

izolarea, cultivarea şi întreţinerea culturilor pure şi pentru controlul microbiologic al

produselor alimentare.

O colonie bacteriana este o micropopulatie ce rezulta din înmultirea unui singur microb

peun mediu, vizibila în general cu ochiul liber. Introducerea mediilor de cultura solide a

însemnatun progres urias în tehnicile de diagnostic, deoarece permite dezvoltarea

distincta a microbilor,sub forma de colonii izolate. Cel mai simplu mediu solid este

geloza simpla, ce se obtine prinadaugarea la bulion a unei substanta gelificabile, care

de regula este geloza, un polizaharidobtinut din alga marina agar-agar. La aceast mediu

simplu se pot adauga diferite ingrediente(sânge de oaie, ser, ascita, extract de drojdie

etc.) pentru a putea cultiva bacteriile pretentioase.Caracterele culturale sunt foarte

importante în identificarea microbilor. Ele se apreciaza fie cuochiul liber, fie cu ajutorul

unei lupe. Coloniile cu aspect neted, cu marginile regulate si care sesuspenda omogen

în ser fiziologic se numesc colonii de tip S (smooth), pe când coloniileaceleiasi specii,

cu suprafata rugoasa, relief si margini neregulate si care aglutineaza sponatan înser

fiziologic - colonii de tip R (rough). În general, cu unele exceptii, coloniile S apartin

tupinilorvirulente, pe când cele R sunt nevirulente

19. *Parametrii de creştere a culturilor microbiene.

parametrii de crestere a m/o: 1 timpul de generatie reprezinta faza logaritmica, celula

se devide la interval constat. 2. Numarul de generatii in timp. 3. coieficientul care

exprima cantitatea ratei de crestere este data pe numarul de generatii pe unitte de timp.

20. *Influenţa factorilor fizici asupra dezvoltării microorganismelor

(temperatura, presiunea, radiaţii şi factorii mecanici).

Temperatura are o mare influenţă asupra proceselor fiziologice ale celulei,

deoareca stimulează sau inhibă activitatea enzimatică. În funcţie de temperaturile

posibile ale mediului natural şi ca rezultat al adaptării, diferite specii prezintă anumite

temperaturi cardinale:

T min - t0 la care mai poate avea loc creşterea, în schimb dacă scade t0 sub

valoarea min, creşterea este oprită;

T op - t0 la care rata specifică de creştere este max;

T max – la care creşterea este încă posibilă dar dacă se depăşeşte efectul devine

letal.

34

Temperaturile joase opresc procesele de putrefacţie şi de fermentare. Scăderea

temperaturii provoacă reducerea sau întreruperea dezvoltării microbilor, dar nu şi

moartea lor. De aceea la răcire şi congelare produsele alimentare se păstrează bine,

dar după dezgheţare şi prelucrare microbii îşi reîncep activitatea lor.

Temperatura maximă de asemenea, frînează dezvoltarea microbilor. În dependenţă

de t0 favorabilă dezvoltării microbii se împart în patru categorii:

• Psihrofile – cuprinde specii care cresc bine la 0°, au o temperatură optimă la 10-

15°C şi maximă la aproximativ 20°C. Din grupa bacteriilor psihrofile de putrefacţie fac

parte genurile: Pseudomonas, Flalvobacterium, Achromobacter. MO psihrofile prezintă

sisteme enzimatice active la temperaturi scăzute, conţin în membrana plasmatică o

concentraţie mai mare de acizi graşi nesaturaţi (acid linoleic), ceea ce explică

menţinerea sa în stare semifluidă la rece şi degradarea la temperaturi mai mari de

30°C.

• Psihrotrofe - sunt facultativ psihrofile, au temperatura minimă de creştere la 0oC,

cresc bine la 7oC. Au T optimă între 20-30°C şi maximă la 35-40°C. În acest grup sunt

incluse bacterii din genurile: Enterobacter, Hafnia, drojdii din g. Candida şi mucegaiuri.

• Mezofile- reprezintă grupul majoritar, cu to min la 15-20oC, to op 30-40oC şi to max

peste 45oC. Cuprinde bacterii, drojdii, mucegaiuri, MO patogene pentru om/animale.

• Termofile– sunt MO adaptate să crească la to mai mari de 45o C. Au T optimă 60°C

şi maximă la 90°C. Cuprinde bacteriile lactice, unii fungi, specii ale g. Bacillus şi

Clostridium. MO termofile sintetizează enzime stabile şi active la temperaturi ridicate,

datorită unui conţinut mai ridicat în aminoacizi hidrofobi (glutamină). În ARN-ribosomal

al bacteriilor termoftle se află un procent mai ridicat al bazelor guanină - citozină care

dau stabilitate termică. În compoziţia membranei plasmatice intră lipide cu acizi graşi

saturaţi, cu punct de topire mai ridicat.

Temperaturi care depăşesc cu 10°C temperatura maximă de creştere determină în

celula microbiană denaturări ireversibile ce conduc la moartea fiziologică a celulelor ca

rezultat al coagulării proteinelor, a unor procese de oxido-reducere şi a inactivării

enzimelor. Enzimele la creşterea temperaturii peste valoarea max suferă modificări în

arhitectura moleculară, au loc dezaminări ai unor aminoacizi, au loc rupturi în stratul

moleculelor de apă legate de moleculele proteice şi în final are loc inactivarea

ireversibilă, asociată cu distrugeri parţiale ale învelişurilor celulare.

Viteza de inactivare termică a celulelor microbiene este dependentă de raportul de

to/timp, respectiv cu cît creşte to se reduce timpul necesar pentru inactivare.

35

Formele vegetative ale microorganismelor sunt mai sensibile decât formele sporu-

late. De asemenea celulele tinere, care au şi un conţinut mai mare de apă în citosol

sunt mai rapid inactivate decât cele mature.

Pe efectul distrugător al temperaturii înalte asupra microbilor se bazează:

pasteurizarea (60-90oC) şi sterilizarea (100-1200C).

Influenţa radiaţiilor

Lumea vie este bombardată de radiaţii electromagnetice cu lungimi de undă între 104

la 106 nm, în acest domeniu MO sunt influenţate de următoarele radiaţii: radiaţii

ionizante (α, β, γ), rad ultraviolete, rad luminoase, rad infraroşii şi energia sonică.

Rad α, β, γ - o energie radiantă intensă ce acţionează prin ionizare cu eliberarea de

ioni, radicali liberi ce acţionează prin ruperea legăturilor de hidrogen, oxidarea şi

formarea dublelor legături, modificări în structură, polimerizări. În prezenţa oxigenului,

acţiunea radiaţiilor ionizante este amplificată prin generarea de radicali OH- sunt

intensificate procese de oxidare, denaturarea ADN-ului, ceea ce conducc la moartea

celulei. Dintre acestea, radiaţiile γ, se pot folosi pentru sterilizarea ambajalelor.

Succesiunea în sensul creşterii rezistenţei la efectul distructiv al radiaţiilor este

următoarea:

bacterii Gram-negative> bacterii Gram-pozitive > fungi > virusuri.

Radiaţiile ultraviolete în funcţie de doză şi starea MO au efect letal şi produc

degradarea triptofanului cu formarea de compuşi toxici ce conduc la moartea fiziologică

a celulei. Dacă doza este subletală, radiaţiile provoc modificări în structura ADN-ului şi

se pot obţine mutaţii. În practică, radiaţiile se pot folosi pentru sterilizarea aerului şi

pentru obţinerea de mutanţi valoroşi.

Energia luminoasă are un efect de stopare al dezvoltării mai ales pentru viruşi şi

MO chimiosintetizante care preferă să se dezvolte prin întuneric.

Rad infraroşii Acţionează prin energie calorică şi induc transformări ireversibile ale

protidelor.

Ultrasunetele cu frecvenţă mare pot să acţioneze producând distrugerea fizică a

celulei datorită fenomenului de cavitaţie ultrasonoră. Datorită frecvenţei mari pot apare

rupturi la nivelul structurilor, la suprafaţa celulei, pot avea loc rupturi ale peretelui

celular, cu modificarea arhitecturii celulare sau pot interveni schimbări la nivelul

plasmalemei.

La frecvenţe mici se observă efectul de stimulare al ultrasunetelor ca urmare a unor

deplasări sau deformări ale unor organite intracelulare (lizozomi, mitocondrii) şi

36

modificări ale proprietăţilor plasmalemei cu influenţă asupra permeabilităţii şi vitezei de

transport a nutrienţilor.

Ultrasunetele se pot folosi la sterilizarea apei, a saramurilor în industria preparate1or

din carne sau pentru distrugerea pereţilor celulari în scopul extragerii unor compuşi

valoroşi localizaţi intracelular.

Dintre factorii mecanici care se aplică frecvent în analiza microbiologică sunt

centrifugarea şi filtrarea.

Centrifugarea este separarea MO prin rotaţii în aparate centrifugi. În dependenţă de

tipul celulei la o anumită viteză de turaţii/h împreună cu impurităţile din produs

sedimentează şi MO, apoi pot fi separate de volumul produsului. Metoda este folosită

la tratamentul tehnologic la producerea laptelui, sucurilor cînd cu impurităţile din

produs se separă o parte din MO.

Filtrarea - realizează reţinerea mecanică a celulelor microbiene atunci când diametrele

porilor materialului filtrant sunt mai mici decât dimensiunea acestora. Filtrarea se poate

aplica pentru determinarea numărului de bacterii din apă sau alte medii lichide cînd se

face filtrarea unui volum determinat din proba de analizat prin membrane filtrante din

acetat de celuloză, care reţin celulele. După filtrare, membrana poate servi pentru

numărarea directă a celulelor sau poate fi transferată pe suprafaţa unui mediu nutritiv

solidificat repartizat în placă şi după termostare se numără coloniile dezvoltate. Cea mai

perfectă filtrare este ultrafiltrarea sau filtrarea prin membrane care reţin practic toate MO

şi produsul rămîne practic steril. Metoda e folosită în vinificaţie, lapte, conservare.

21. *Interrelaţiile între microorganisme. Exemple

Inter-relaţiile ce pot apărea în condiţii naturale între MO care trăiesc în acelaşi mediu,

sau pe acelaşi aliment sunt foarte complexe

Dintre relaţiile ce se pot stabili între diferite grupe de MO mai importante sunt

următoarele:

Neutralismul corespunde unor relaţii de indiferenţă între două sau mai multe specii

atunci când acestea se deosebesc mult prin exigenţele nutritive. Foarte puţine specii

sunt strict neutrale.

Mutualismul (simbioza) reprezintă un tip de relaţie care permite dezvoltarea

simultană pe un substrat comun a unor specii diferite care exercită una asupra alteia o

influenţă. Un exemplu îl oferă microflora kefirului (o băutură lacto-alcoolică), formată

din bacterii lactice şi drojdii. Interacţiunea benefică între aceste microorganisme se

manifestă în felul următor: drojdiile au nevoie în dezvoltare de un mediu acid, pe care îl

37

crează prin activitatea lor bacteriile lactice. Consumînd o parte din acidul lactic format,

drojdiile stimulează dezvoltarea bacteriilor lactice, care nu suportă concentraţii prea

mari de acid. În panificaţie, drojdiile produc vitamine ale grupului B care sunt factori de

creştere pentru bacteriile lactice.

Comensalismul (metabioza) este caracterizat prin creşterea împreună a două sau

mai multor specii de microorganisme aflate într-o relaţie în care una profită de asociere

iar cealaltă în aparenţă nici nu profită nici nu este influenţată negativ.

Astfel bacteriile anaerobe de putrefacţie se dezvoltă în urma activităţii, bacteriilor

aerobe de putrefacţie. Bacteriile aerobe, consumînd oxigen liber din ţesuturi, permit

dezvoltarea bacteriilor anaerobe, pentru care acest oxigen este vătămator. Se întîlnesc

frecvent la păstrarea laptelui, la fermentarea lactică a produselor vegetale, la

fabricarea vinului, a brânzeturilor.

Sinegnizmul este o relatie de tip coperat in care 2 sau mai multe specii produc

impreuna un efect pe care in mod izolat nu il pot realiza.

Antogonizmul se manifesta sub forma unei corelati complexe intre grupe de

microorganizme in care unle din speci se comporta ca un agresor si profita depe urma

asociati cu cele late specii care sunt prejudifecate. Se considera ca nu exista microbi

fara antogonisti.

22. *Influenţa factorilor intrinseci asupra dezvoltării microorganismelor (aw,

pH, rH).bacteriofatic,bactericid, efecte.

Factorii intrinseci se referă la diferite componente şi structură a produselor alimentare

care influenţează activitatea microorganismelor prezente pe/în produs. În funcţie de

prezenţa concomitentă a mai multor factori, din totalul microorganismelor ce pot

contamina produsul este favorizată activitatea unui număr restrâns, de obicei 1-4 specii

care vor produce şi alterarea sa specifică.

Produsele alimentare au o compoziţie chimică foarte diversificată şi un grad de

încărcare cu microorganisme foarte diferit, ce depinde de acela al materiilor prime şi

auxiliare, de factorii extrinseci ce intervin la prelucrare şi păstrare.

38

Dintre factorii intrinseci, dependenţi de alimentul care va reprezenta substratul pentru

activitatea microorganismelor (adăugate prin culturile starter sau ocazional

contaminante), mai importanţi sunt:

Valoarea de pH

Este o proprietate inerentă a unor produse naturale ce conţin cantităţi ridicate de acizi

organici sau dobândesc aciditate prin procese fermentative dirijate (produse conservate

prin murare). Microorganismele se dezvoltă în limite largi de pH (între 1,5-11). În acest

interval microorganismele acidotolerante – drojdii, mucegaiuri, bacterii lactice şi acetice

preferă pH 2,5-5,5 şi se vor dezvolta în produse acide care pot suferi fermentaţia şi

mucegăirea. Bacteriile de putrefacţie care preferă un pH = 7 nu se pot dezvolta în medii

acide care sunt astfel protejate.

Acţiunea pH-ului asupra creşterii se poate observa în mediu, deoarece disponibilitatea

unor nutrienţi este modificată de echilibrul ionic. Astfel la pH acid ionii de magneziu

formează complexe insolubile, în timp ce la pH bazic sunt complexaţi ionii de calciu,

zinc şi ionii ferici, elemente cu rol de cofactori ai enzimelor microbiene. Valori extreme

de pH influenţează permeabilitatea membranelor celulare. În mediu acid permeazele

cationice sunt saturate de ioni de H+ care limitează sau anulează transportul cationilor

indispensabili pentru celule; în mediu alcalin membrana este saturată cu OH - şi este

împiedicat transferul de anioni necesari. La modificări de pH se modifică şi cinetica

reacţiilor enzimatice care se desfăşoară optim la anumite valori specifice.

Microorganismele patogene, de exemplu Clostridium sunt mai sensibile decât cele din

genulEscherichia, Salmonella, Staphylococcus. Clostridium botulinum are pH-ul minim

pentru producerea de neurotoxine egal cu 4,8, iar la Staphylococcus aureus pH minim

pentru creştere este de 4,2.

Valoarea de rH

Este dependentă de prezenţa în aliment a substanţelor cu caracter oxidant sau

reducător.

Alimentele cu potenţial de oxidoreducere scăzut (rH = 0-12),de exemplu laptele,

favorizează dezvoltarea substanţelor anaerobe, în timp ce fructele cu rH ridicat (18,5 -

28) favorizează dezvoltarea microorganismelor aerobe. Diverse lichide cu valori medii

de rH (12-18,5) permit activitatea fermentativă a drojdiilor, bacteriilor lactice.

39

Indicele de activitate al apei (a w )

Reflectă conţinutul de apă liberă din produsele alimentare pusă la dispoziţia

microorganismelor pentru reacţii chimice, biochimice, transfer de metaboliţi prin

învelişurile celulare.

Domeniul general de aw pentru dezvoltarea microorganismelor este 0,62-0,99; cele mai

pretenţioase sunt bacteriile care necesită cantităţi mari de apă liberă, în timp ce drojdiile

osmotolerante şi mucegaiurile xerofite se dezvoltă la valorile minime ale domeniului.

Între conţinutul de umiditate al produselor alimentare determinat prin uscare la etuvă la

temperaturi de 105°C până la masă constantă şi indicele de aw nu se pot stabili relaţii

de dependenţă. Este important de precizat că:

indiferent de temperatură, capacitatea microorganismelor de a creşte este

redusă, când aw este scăzut;

domeniul de aw la care creşterea are loc este cel mai extins la temperatura

optimă de creştere;

prezenţa nutrienţilor necesari în aliment creşte domeniul de aw în care

microorganismele pot supravieţui.

Substanţe naturale cu efect antimicrobian . Unele produse vegetale folosite în

alimentaţie conţin substanţe denumite fitoncide. Astfel ceapa conţine alicina, usturoiul –

alil sulfonatul, de asemenea conţin fitoncide: hreanul, muştarul, cuişoarele, scorţişoara

etc. Unele fructe pot conţine benzoat, salicilat (este cazul fructelor de pădure). În

produse de origine animală, în ouă este prezent lizozimul, în lapte proaspăt este

prezent pe lângă lizozim, lactenine, lactoperoxidază. Desigur că aceste substanţe au un

spectru specific şi pot influenţa numai activitatea microorganismelor sensibile.

23. *Respiraţia microorganismelor.(aerobe, anaerobe).

. Respiraţia microorganismelor – după modul de folosire a O2 se clasifică în:

- aerobe – O2 direct din atmosferă;

- anaerobe – nu folosesc O2.

40

Bacteriile pot fi aerobe şi anaerobe. Mucegaiurile şi drojdiile sunt aerobe.

Respiraţia aerobă -este un metabolism oxidativ dependent de oxigenul din aer, iar

produsele finale sunt CO2şi apa, întreaga energie a substratului oxidat eliberându-se

prin

produsele finale ale respiraţiei.

Respiraţia aerobă este din punct de vedere energetic foarte avantajoasă pentru celula

microbiană; de aceea, atunci când se urmăreşte obţinerea de celule în cantităţi mari

(drojdie comprimată) sau de substanţe intracelulare, cultivarea se face în condiţii de

aerare.

Microorganismele aerobe dispun de o catenă respiratorie diversificată, în componenţa

căreia intră dehidrogenaze, citocromi, citocrom-oxidaze, oxidaze.

Numeroase bacterii pot oxida hidrogenul (Pseudomonas), amoniacul până la

NO2(Nitrosomonas), sulful şi H2S până la sulfit (Acidithiobacillus thiooxidans), sau

Fe2+laFe3+(Acidithiobacillus ferrooxidans), reacţii cu rol important în ciclul natural al

elementelor.

Respiraţia anaerobă este un metabolism oxidativ în care substratul este transformat

până la CO2, iar electronii sunt cedaţi prin oxidare unor compuşi anorganici.Acest tip de

respiraţie este întâlnit la bacteriile strict anaerobe.Astfel, bacteriile denitrificatoare pot

transforma NO3la azot molecular, bacteriile metanogene pot transforma dioxidul de

carbon în metan, bacteriile acetogene ale genului Clostridium pot transforma dioxidul de

carbon în acid acetic.

Aceste bacterii obţin o cantitate mică de energie şi pot creşte în absenţa oxigenului

molecular, la un potenţial de oxidoreducere de –0,2...-0,3 V. Ţinând cont că mediile

care vin în contact cu O2 au un potenţial redox de +0,2...+0,4 la un pH= 7, pentru a

asigura dezvoltarea anaerobilor, în mediu se adaugă substanţe cu caracter reducător

ca: tioglicolat de sodiu, cistein-SH, sulfură de sodiu. Substanţele reducătoare menţin un

potenţial oxidoreducător scăzut, care permite dezvoltarea anaerobilor în plăci, chiar

când mediul vine în contact cu aerul. Pentru cultivarea anaerobilor se pot folosi şi vase

speciale numite anaerostate, în care O2 este legat chimic, sau cultura se menţine în

atmosferă de gaze inerte (CO2, N2).

Metabolismul oxidativ anaerob poate fi întâlnit şi la microorganisme facultativ anaerobe.

Aceste microorganisme au capacitatea de a creşte aerob, utilizând oxigenul din aer

(respiraţie aerobă), sau anaerob, utilizând compuşi organici ca acceptori finali ai

41

electronilor produşi prin catabolism.În condiţii aerobe microorganismele facultativ

anaerobe îşi adaptează echipamentul enzimatic pentru procese de oxidare până la

produşi finali, utilizând preferenţial oxigenul, când este disponibil, datorită cantităţii mai

mari de energie rezultată prin respiraţie aerobă (36 moli ATP/mol glucoză asimilată, faţă

de 2-3 moli ATP/mol glucoză fermentată).

24. *Caracteristica intoxicaţiilor alimentare.(patogenitate si virulenta)

Intoxicaţiile alimentare rezultă din folosirea unor alimente infectate cu agenţi sau

impurificate cu substanţe toxice de origine microbianăori nemicrobiană. Ele prezintă o

stare patologicăacută şi pot evolua sub formă de cazuri sporadice, afecţiuni de familie şi

de grup sau sub formă

de izbucniri în masă,când unul şi acela şi produs contaminat este consumat deun

număr mare de oameni.

De regulă, intoxicaţiile alimentare se caracterizează

prin tulburarea tractului gastrointestinal şi nu sunt contagioase. După consumarea

alimentelor infectate ori impurificate cu substanţe toxice, timp de 15 minute – 24 ore,

are loc perioada de incubaţie, care se caracterizează prin dureri în abdomen, greaţă,

vomă (în unele cazuri aceste manifestă lipsesc, bunăoară la botulism, intoxicaţii cu

plante otrăvitoare ş.a.), curând asociindu-sediareea, slăbiciunea,dereglarea activităţii

cardiovasculare, ridicarea temperaturii corpului până

la 38–40ºC,apoi dureri musculare şi alte simptome, în funcţie de cauza care a provocat

intoxicatia.

Deşi cauzele intoxicaţiilor alimentare sunt diferite, manifestările lor au unele semen

comune: încep brusc şi acut, au un caracter exploziv pe fundalul unei sănătăţi depline.

42

Astfel se explică faptul că intoxicaţia alimentară poate fi provocată de un produs

alimentar contaminat, atunci când sunt încălcate regulile sanitare şi tehnologice de

păstrare, transportare şi prelucrare a lui.

Se ştie că unii agenţi patogeni, din produsele alimentare, înmulţindu-se, elimină toxine,

care,nimerind în tractul digestiv, provoacă intoxicaţia alimentară.

Patogenitatea este capacitatea unui microorganism de a produce o

boală infecţioasă. Este o noţiune calitativă, care se referă la un anumit gen

sau specie microbiană în raport de o anumită specie animală: o specie

bacteriană poate produce îmbolnăvire la o anumită specie animală,

microorganismele producând:

-infecţii la animale (zoonoze);

-infecţii umane

-antroponoze (exm.gonoree, sifilis, febra tifoidă);

-infecţii ale animalelor transmisibile la om

-antropozoonoze (ex. leptospiroze, bruceloză, pasteureloză).

Patogenitatea este o noţiune cantitativă, deoarece în cadrul unei

specii patogene există tulpini cu grade diferite de patogenitate: tulpini

nepatogene, tulpini intermediar patogene, tulpini puternic patogene.

Virulenţa este o apreciere cantitativă a patogenităţii, determinată în

condiţii de laborator, urmărind efectul microorganismului sau a unui produs

al acestuia în vivo -pe animale de laborator sau în vitro -pe culturi de

celule. Se determină cantitatea cea mai mică de microorganism sau produs, care

produce îmbolnăvire sau moarte pe sistemul de testar

e biologic. Efectul se exprimă în doza letală sau doza citotoxică.

25. *Microbiota de alterare a alimentelor de origine vegetală şi animală.luam

microbiota carnii , factorii,alterarea carnii de pui, factorii care favorizeaza riscul

43

44