Morfologie bacteriana - Seria II | Materiale Facultate · – hidrolizează polimeri organici:...

49
Morfologie bacteriana Morfologie bacteriana Dr. Carmen Costache Dr. Carmen Costache

Transcript of Morfologie bacteriana - Seria II | Materiale Facultate · – hidrolizează polimeri organici:...

Morfologie bacterianaMorfologie bacterianaDr. Carmen CostacheDr. Carmen Costache

STRUCTURASTRUCTURA

1.Structuri obligatorii1.Structuri obligatorii: : Nucleoid, Nucleoid, Citoplasma, Citoplasma, Membrană citoplasmatică, Membrană citoplasmatică, Perete celularPerete celular

2.Structuri facultative2.Structuri facultative* neesenţiale pentru* neesenţiale pentru

multiplicare multiplicare * conferä proprietäţi de * conferä proprietäţi de

patogenitatea patogenitatea Capsulă, Glicocalix; Capsulă, Glicocalix; Pili comuni, pili de sex, Pili comuni, pili de sex, Flageli (Cili), Flageli (Cili), SporSpori i

NUCLEOIDNUCLEOID

nu are nu are –– nucleoli, nucleoli, –– membrana nucleară. membrana nucleară.

Se evidenţiază: Se evidenţiază: –– prin coloraţii speciale: prin coloraţii speciale: coloraţia Feulgen, coloraţia Feulgen, acridin orange; acridin orange;

–– microscopia electronică (aspect fibrilar).microscopia electronică (aspect fibrilar).

NUCLEOIDNUCLEOID

Un Un singur cromozom = singur cromozom = o moleculă dublu catenară de o moleculă dublu catenară de ADN circulară ADN circulară –– 5050--65 bucle supr65 bucle supraaspiralizate, pliată, răsucită, spiralizate, pliată, răsucită, –– fibrilar, de arici sau ghem fibrilar, de arici sau ghem –– legat de membrana citoplasmatică prin mezozomi legat de membrana citoplasmatică prin mezozomi

Informaţia genetică Informaţia genetică -- haploidă haploidă (gene pentru un caracter într(gene pentru un caracter într--un singur exemplar).un singur exemplar).

contact direct între ADN şi ARN, contact direct între ADN şi ARN, important pentru transcrierea şi traducerea inf.genetice important pentru transcrierea şi traducerea inf.genetice

sediul de acţiune al unor AB: sediul de acţiune al unor AB: Quinolone Quinolone Nitrofurani, imidazoliNitrofurani, imidazoli RifamicineRifamicine

NUCLEOIDNUCLEOID

studiistudii recenterecente => => Cz lineariCz lineari Borrellia burgdorferi, Borrellia burgdorferi, Streptomyces sppStreptomyces spp

Nr. copii Nr. copii de AND/cz la un moment datde AND/cz la un moment dat Depind de stadiul ciclului celularDepind de stadiul ciclului celular

Material genetic extracromozomialMaterial genetic extracromozomial

autonom sau integrat în cz bacterianautonom sau integrat în cz bacterian PlasmidelePlasmidele BacteriofagiiBacteriofagii

Material genetic extracromozomialMaterial genetic extracromozomial

Plasmidele Plasmidele –– molecule de ADN circulare. molecule de ADN circulare. –– se pot transmite de la o bacterie la alta = se pot transmite de la o bacterie la alta =

conjugarea bacterianăconjugarea bacteriană–– Codifica Codifica nr variabil de nr variabil de genegene virulenta.virulenta.

Feuelgen pozitiv Feuelgen pozitiv

Material genetic extracromozomialMaterial genetic extracromozomial

Bacteriofagii Bacteriofagii Structuri virale Structuri virale infecteazainfecteaza bacteriile. bacteriile. 2 tipuri:2 tipuri:

litici, capabili de replicare => liza bacterieilitici, capabili de replicare => liza bacteriei lizogeni (temperaţi) lizogeni (temperaţi) ––

–– se pot integra în cz. = profag => proprietăţi noi: se pot integra în cz. = profag => proprietăţi noi: ex. producerea unor toxine. ex. producerea unor toxine.

CITOPLASMA BACTERIILORCITOPLASMA BACTERIILOR

necompartimentată, necompartimentată, fără organite: fără organite:

reticul endoplasmatic, reticul endoplasmatic, aparat Golgi, aparat Golgi, mitocondrii, mitocondrii,

2 zone distincte2 zone distincte–– Periferica, amorfaPeriferica, amorfa–– Interna (nucleoidul)Interna (nucleoidul)

CITOPLASMA BACTERIILORCITOPLASMA BACTERIILOR 1.Ribozomi1.Ribozomi: mii, 70 S : mii, 70 S

subunităţile : 50 subunităţile : 50 S S (Large) şi 30 S (Small) (Large) şi 30 S (Small) –– sediul sintezei proteice sediul sintezei proteice –– ţinta de acţiune a unor antibiotice ţinta de acţiune a unor antibiotice => inhiba selectiv => inhiba selectiv

sinteza proteica bacteriana dar nu si cea eukariota !sinteza proteica bacteriana dar nu si cea eukariota ! Chloramfenicol, Chloramfenicol, Erithromicina (M) Erithromicina (M) 50 S50 S Clindamicin, Clindamicin,

TetraciclineTetracicline Aminoglicozide Aminoglicozide 30 S30 S

CITOPLASMA BACTERIILORCITOPLASMA BACTERIILOR

22..Granule/IncluziiGranule/Incluzii: : –– masă lichidă de substanţe nutritive, masă lichidă de substanţe nutritive, –– delimitatdelimitatee de membranăde membrană–– Colorate specific de anumiti colorantiColorate specific de anumiti coloranti Ex. Volutina = corpuscul metacromatic (albastru Ex. Volutina = corpuscul metacromatic (albastru

de metilen=> rosu)de metilen=> rosu)

CITOPLASMA BACTERIILORCITOPLASMA BACTERIILOR

33. . ARNARN în cantitate mare, în cantitate mare, –– reprezentat de r ARN (9%), m ARN, t ARN.reprezentat de r ARN (9%), m ARN, t ARN.

44. . MoleculeMolecule: 3000 : 3000 –– 4000 molecule 4000 molecule diferite; diferite; –– apă, săruri minerale, ioni, acizi nucleiciapă, săruri minerale, ioni, acizi nucleici

55. . IncluziiIncluzii: material nutritiv de rezervă, : material nutritiv de rezervă, –– format în condiţii nefavorabile de mediu format în condiţii nefavorabile de mediu

6. Plasmide6. Plasmide

MEMBRANA CITOPLASMATICAMEMBRANA CITOPLASMATICA

strat subţire (10 strat subţire (10 --20 nm) 20 nm) sub peretele celular => greu de evidenţiat.sub peretele celular => greu de evidenţiat.Structura membranei citoplasmaticeStructura membranei citoplasmatice modelul mozaicului Singer: modelul mozaicului Singer:

–– masă fosfolipidică, masă fosfolipidică, –– plutesc insule de proteine, plutesc insule de proteine,

dispuse spre interior, exterior dispuse spre interior, exterior sau în masa fosfolipidică. sau în masa fosfolipidică.

model dinamic => reciclată permanent.model dinamic => reciclată permanent.

MEMBRANA CITOPLASMATICAMEMBRANA CITOPLASMATICA

Prelungiri în citoplasmă:Prelungiri în citoplasmă: 11. Mezozomi. Mezozomi RRol: ol:

–– diviziunea bacteriilor; diviziunea bacteriilor; –– replicare ADNreplicare ADN--ului; ului; –– formarea endosporilorformarea endosporilor

2. 2. OxizomiOxizomi: prelungiri scurte: prelungiri scurte Rol: Rol:

–– procesele bioenergetice la bacteriile capabile de respiraţie: procesele bioenergetice la bacteriile capabile de respiraţie: aerobe, aerobe, aerob anaerobe facultative, aerob anaerobe facultative, microaerofile. microaerofile.

FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICEFUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE

1. Permeabilitate selectivă şi 1. Permeabilitate selectivă şi transport de substanţetransport de substanţe: : –– transport pasivtransport pasiv = = difuzia simplădifuzia simplă, , substanţesubstanţe cu cu

GM mică GM mică –– transportul activtransportul activ contra gradient de concentraţie, contra gradient de concentraţie, ccu consum de energie u consum de energie

FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICEFUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE 2. Funcţie bioenergetică2. Funcţie bioenergetică: :

–– sediul transportului de electroni, a fosforilării sediul transportului de electroni, a fosforilării oxidative (Oxizomii).oxidative (Oxizomii).

3. Funcţie biosintetică3. Funcţie biosintetică: precursori : precursori PCPC 4. 4. Sediul enzimelor hidrolaziceSediul enzimelor hidrolazice

–– hidrolizează polimeri organici: proteine, hidrolizează polimeri organici: proteine, zaharuri, lipide în nutrienţizaharuri, lipide în nutrienţi, , care pot pătrunde care pot pătrunde în bacterie.în bacterie.

FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICEFUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE

5.Ţinta de acţiune pentru detergenţi 5.Ţinta de acţiune pentru detergenţi şi antibioticeşi antibiotice (bactericid.)(bactericid.)

FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICEFUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE

6. Replicarea ADN cromozomial, 6. Replicarea ADN cromozomial, plasmidic:plasmidic:–– prin mezozomii septali prin mezozomii septali

7. Sediul motorului ciliar7. Sediul motorului ciliar

FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICEFUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE

8. Import de macromolecule 8. Import de macromolecule –– ex.ex. fragment de ADN, de la bacterii fragment de ADN, de la bacterii

donatoaredonatoare = transformare= transformare

FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICEFUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE

9.9. Sediul receptorilor chemotacticiSediul receptorilor chemotactici: : –– deplasarea spre substanţele nutritivedeplasarea spre substanţele nutritive

PERETELE CELULAR BACTERIANPERETELE CELULAR BACTERIAN

prezent la majoritatea bacteriilor, prezent la majoritatea bacteriilor, ExcepţiExcepţie:e: genul Mycoplasma. genul Mycoplasma.

PERETELE CELULAR LA PERETELE CELULAR LA BACTERII GRAM POZITIVEBACTERII GRAM POZITIVE

gros (15gros (15-- 50 nm), 50 nm), dardar simplu structurat: simplu structurat: straturi suprapuse de peptidoglican (40) şi straturi suprapuse de peptidoglican (40) şi acizi teichoici ataşaţi acizi teichoici ataşaţi

1.1. Acizi teichoici sunt heteropolimeri repetitiviAcizi teichoici sunt heteropolimeri repetitivi Rol Rol -- aderarea bacteriilor de celulele epiteliale ale aderarea bacteriilor de celulele epiteliale ale

mucoaselor mucoaselor –– ex. streptococ ß hemolitic.ex. streptococ ß hemolitic.

-- antigene de suprafaţă antigene de suprafaţă -- captarea unor nutrienţi: ex. Mg. captarea unor nutrienţi: ex. Mg. 2.Polizaharide de perete 2.Polizaharide de perete 3.Proteine de perete3.Proteine de perete

Rar: Rar: proteina A a Stafilococului aureusproteina A a Stafilococului aureus Lipidele sunt în cantitate mică (<1%); Lipidele sunt în cantitate mică (<1%);

–– excepţie Mycobacteriumexcepţie Mycobacterium

PERETELE CELULAR LA PERETELE CELULAR LA BACTERII GRAM NEGATIVEBACTERII GRAM NEGATIVE

subţiresubţire (10 (10 --15 nm)15 nm) dar dar complexcomplexstructuratstructurat

1. 1. Membrana citoplasmatica = interna Membrana citoplasmatica = interna 2. 2. Spatiul periplasmic cu Spatiul periplasmic cu Peptidoglicanul Peptidoglicanul

11-- 2 straturi de peptidoglican, bidimensional2 straturi de peptidoglican, bidimensional

3. 3. Membrana externăMembrana externă Stratul lipoproteic Stratul lipoproteic –– scheletschelet LPZLPZ

PERETELE CELULAR PERETELE CELULAR LA BACTERII GRAM NEGATIVELA BACTERII GRAM NEGATIVE

Stratul lipoproteicStratul lipoproteic–– masă fosfolipidică fluidă, masă fosfolipidică fluidă, –– proteine. proteine. Proteinele majore (70%) şi minore (30%)Proteinele majore (70%) şi minore (30%)

–– Proteine majore: Proteine majore: Porine, NonporinePorine, Nonporine

Proteine minore (Outer membrane proteins Proteine minore (Outer membrane proteins -- OMP) OMP) –– NBPNBP (nutrient binding protein), (nutrient binding protein), –– PBPPBP (penicillin binding protein), (penicillin binding protein), –– FeBPFeBP (siderofor)(siderofor)

PERETELE CELULAR LA PERETELE CELULAR LA BACTERII GRAM NEGATIVEBACTERII GRAM NEGATIVE

4. 4. Lipopolizaharidul (LPZ)Lipopolizaharidul (LPZ) Lipidul ALipidul A

–– este endotoxina bacteriilor Gram negative este endotoxina bacteriilor Gram negative –– responsabilă de fenomenele toxiceresponsabilă de fenomenele toxice: :

febră, diaree, greţuri, vărsături, scăderea tensiunii arteriale, febră, diaree, greţuri, vărsături, scăderea tensiunii arteriale, şoc endotoxic şi deces.şoc endotoxic şi deces.

Componenta polizaharidică internă (core, Componenta polizaharidică internă (core, sâmbure polizaharidic)sâmbure polizaharidic): : –– structurä comună la bacteriile Gram negativestructurä comună la bacteriile Gram negative

Lanţurile oligozaharidice lateraleLanţurile oligozaharidice laterale::–– proemină la suprafaţa bacteriei, ca spini şi sunt în număr mareproemină la suprafaţa bacteriei, ca spini şi sunt în număr mare–– este este antigenul Oantigenul O, responsabil de specificitate, responsabil de specificitate

PERETELE CELULAR LA PERETELE CELULAR LA BACTERII GRAM NEGATIVEBACTERII GRAM NEGATIVE

5. 5. Spatiul periplasmicSpatiul periplasmic–– între membrana externă şi membrana între membrana externă şi membrana

citoplasmatică. citoplasmatică. –– Deţine oligozaharide şi proteinDeţine oligozaharide şi protein--enzime:enzime: distrugerea bacteriilor bătrânedistrugerea bacteriilor bătrâne//moartemoarte --autoliza autoliza scindează substanţele nutritive cu G.M. mare, scindează substanţele nutritive cu G.M. mare,

(polimeri organici) în monomeri: nutrienţi care pot (polimeri organici) în monomeri: nutrienţi care pot pătrunde în bacterie. pătrunde în bacterie.

FUNCŢIILE PERETELUI FUNCŢIILE PERETELUI CELULARCELULAR

1. Menţine 1. Menţine forma forma 2. delimitarea bacteriilor în 22. delimitarea bacteriilor în 2 grupegrupe GramGram.. 3. responsabil de 3. responsabil de acido acido -- alcoolorezistenţăalcoolorezistenţă, , 4. 4. creşterea şi diviziunea bacteriilorcreşterea şi diviziunea bacteriilor --

primerprimer pentru propria sinteză pentru propria sinteză 6. Intervine în 6. Intervine în nutriţia bacterianănutriţia bacteriană 7. Intervine în 7. Intervine în metabolismul bacterianmetabolismul bacterian, ,

–– sită moleculară sită moleculară –– transportor de ioni transportor de ioni –– import şi export de proteineimport şi export de proteine

8. Este o 8. Este o barieră selectivă barieră selectivă şi areşi are rol rol protectorprotector. .

PeptidoglicanulPeptidoglicanul

Structura Structura PeptidoglicanuluiPeptidoglicanuluiPolimerPolimer PeptidePeptide

–– Tipic 4 amino acizi, crossTipic 4 amino acizi, cross--lincatilincati GlicaniGlicani

–– zaharurizaharuri

zaharurizaharuri–– NN--acetilglucosamina (NAG). acetilglucosamina (NAG). –– acid Nacid N--acetilmuramic (NAM). acetilmuramic (NAM).

NAGNAG--NAM legaturi ßNAM legaturi ß--1,4 1,4 glicanul similar cu chitinaglicanul similar cu chitina

PeptidoglicanulPeptidoglicanul-- compozitie chimicacompozitie chimica

(G = NAG, M = NAM)(G = NAG, M = NAM)

Proprietati particulare ale Proprietati particulare ale peptidoglicanuluipeptidoglicanului

1.1. contine contine aminoacizi in forma dextroaminoacizi in forma dextro--2.2. Aminoacizi neobisnuiti: acid Aminoacizi neobisnuiti: acid

diaminopimelic diaminopimelic 3.3. Sintetizat de o serie de enzime de la Sintetizat de o serie de enzime de la

nivelul membranei citoplasmatice nu in nivelul membranei citoplasmatice nu in ribozomiribozomi

sinteza peptidoglicanuluisinteza peptidoglicanului enzime = autolizine enzime = autolizine 2 molecule carrier: 2 molecule carrier:

–– uridin difosfaturidin difosfat–– bactoprenolbactoprenol

Incepe in interiorul celulei Incepe in interiorul celulei Constructia unitatii peptidice NAGConstructia unitatii peptidice NAG--NAMNAM Traverseaza membrana, Traverseaza membrana, Inserata in pereteInserata in perete

PENICILLINAPENICILLINA: blocheaza legaturile: blocheaza legaturiletranspeptidice . transpeptidice . Se pierde rigiditatea viitorului perete Se pierde rigiditatea viitorului perete

Efectul lizozimului si Efectul lizozimului si pencilineipencilinei

autolizineautolizine–– taie peptidoglicanultaie peptidoglicanul–– insereaza noul complexinsereaza noul complex–– “lipeste” taietura“lipeste” taietura

LizozimulLizozimul –– actioneaza similar. actioneaza similar. –– secretii, mucoasesecretii, mucoase–– Mai activ pe Gram+ decat pe GramMai activ pe Gram+ decat pe Gram--

PenicilinaPenicilina = antibiotic= antibiotic–– blocheaza blocheaza transpeptidareatranspeptidarea–– Nu are efecte secundare Nu are efecte secundare

De ce ??De ce ??

Sferoplasti, Protoplasti, formeSferoplasti, Protoplasti, forme--L, L, MicoplasmeMicoplasme

Celule fara perete celular. Celule fara perete celular. SferoplastiSferoplasti –– daca provine din G (daca provine din G (--) )

–– Forme LForme L = sferoplasti stabili= sferoplasti stabili

Protoplasti Protoplasti –– daca provin din G (+)daca provin din G (+)–– rezista in mediu isotonic, rezista in mediu isotonic, –– lizate in mediu hipotonic lizate in mediu hipotonic

Micoplasme Micoplasme = grup de bacterii fara perete. = grup de bacterii fara perete. –– Colonizeaza zone cu presiune osmotica crescutaColonizeaza zone cu presiune osmotica crescuta

Ex.vagin. Ex.vagin. M. genitalium, M. pneumoniae.M. genitalium, M. pneumoniae.

G (+) & G (G (+) & G (--) proprietati comune ) proprietati comune

Lantul tetrapeptidic lateral:Lantul tetrapeptidic lateral: Poz.1 Poz.1 -- LL--alanine alanine

–– Legata de NAMLegata de NAM

Poz.2 Poz.2 --DD--glutamate glutamate Poz.4 Poz.4 -- DD--alaninealanine Poz 3 ~ !!!!!!!Poz 3 ~ !!!!!!!

–– Majoritatea G(Majoritatea G(--) ) –– acid diaminopimelic (DAP)acid diaminopimelic (DAP)–– G (+) pot avea DAP, LG (+) pot avea DAP, L--lizina, alti AA lizina, alti AA -- LL

COMPONENTE PARTICULARE ALE G(+)COMPONENTE PARTICULARE ALE G(+)1. Acizi teichoici si 1. Acizi teichoici si

lipoteichoic/teichuronicilipoteichoic/teichuronici polimeri hidrosolubilipolimeri hidrosolubili 2 tipuri :2 tipuri :

–– acizi teichoici de perete acizi teichoici de perete Legati de peptidoglicanLegati de peptidoglican

–– acizi teichoici de membranaacizi teichoici de membrana Legati de membrana citoplasmatica Legati de membrana citoplasmatica

antigene majore de suprafataantigene majore de suprafata–– Leaga ionii de Mg => celula.Leaga ionii de Mg => celula.

COMPONENTE PARTICULARE ALE G(+)COMPONENTE PARTICULARE ALE G(+)

2.Polizaharidele 2.Polizaharidele –– Zaharuri neutre:Zaharuri neutre:

manoza, manoza, arabinoza, arabinoza, galactoza, galactoza, rhamnoza, rhamnoza, glucozamina glucozamina

–– Zaharuri acide Zaharuri acide acid glucuronicacid glucuronic acid manuronic.acid manuronic.

3. Tridimensional3. Tridimensional

COMPONENTE PARTICULARE ALE G(COMPONENTE PARTICULARE ALE G(--))

3 componente 3 componente –– inafara stratului de inafara stratului de peptidoglicanpeptidoglican–– Lipoproteica, Lipoproteica, –– Membrana externa (ME) + spatiul periplasmicMembrana externa (ME) + spatiul periplasmic–– Lipopolizacharidul (LPZ)Lipopolizacharidul (LPZ)

11. Lipoproteina. Lipoproteina proteina: 57 AA. proteina: 57 AA. componenta lipidicacomponenta lipidica

–– inserata neinserata ne--covalent in ME covalent in ME Stabilizeaza structuraStabilizeaza structura

COMPONENTE PARTICULARE ALE G(COMPONENTE PARTICULARE ALE G(--))

2. 2. Membrana externa Membrana externa ≈≈ mb.citoplasmaticamb.citoplasmatica–– Dublu strat fosfolipidic, Dublu strat fosfolipidic, –– Proteine specificeProteine specifice

Majore:Majore:–– a. porine de matrita a. porine de matrita

penetrante penetrante Nespecifice => difuzie libera: molecule hidrosolubileNespecifice => difuzie libera: molecule hidrosolubile

–– b. Porine inductibile b. Porine inductibile -- specificitatespecificitate LamβLamβ

–– c. Nonporine: OmpA c. Nonporine: OmpA Se ancoreaza de peptidoglican Se ancoreaza de peptidoglican Receptorul pilului de sex in conjugarea bacteriana (F+FReceptorul pilului de sex in conjugarea bacteriana (F+F--))

MinoreMinore–– transporta specific molecule mici transporta specific molecule mici

vitamina B12 vitamina B12 siderophorisiderophori Functioneaza similar sistemelor clasice de transport : NBP, FeBP, si Functioneaza similar sistemelor clasice de transport : NBP, FeBP, si

PBP.PBP.

COMPONENTE PARTICULARE ALE G(COMPONENTE PARTICULARE ALE G(--))

3. Lipopolizaharidul (LPZ)3. Lipopolizaharidul (LPZ) Lipid ALipid A

–– Unitati dizaharidice (glucozamina) fosforilate Unitati dizaharidice (glucozamina) fosforilate –– Acizi grasi cu lant lung Acizi grasi cu lant lung –– toxic = toxic = endotoxina bacteriilorendotoxina bacteriilor G(G(--))

lizatelizate

PolizaharidulPolizaharidul–– core = constant la toate speciile G(core = constant la toate speciile G(--). ).

antigen major de suprafata = antigen major de suprafata = antigenulantigenul OO–– Unitati repetitive terminale = specie specificeUnitati repetitive terminale = specie specifice

Trizaharide lineare sau tetraTrizaharide lineare sau tetra--, pent, pent-- zaharide ramificate zaharide ramificate (tridimensionale)(tridimensionale)

confera confera specificitateaspecificitatea antigenicaantigenica

COMPONENTE PARTICULARE ALE G (COMPONENTE PARTICULARE ALE G (--))

SpatiulSpatiul periplasmicperiplasmic Contine proteineContine proteine

–– de legare de legare –– Enzime hidroliticeEnzime hidrolitice

4. Bidimensional4. Bidimensional