Ultrastr. bacteriilor

8/10/2019 Ultrastr. bacteriilor

1/85

ULTRASTRUCTURA BACTERIILOR.

ELEMENTELE PERMANENTE INEPERMANENTE DE STRUCTUR

ULTRASTRUCTURA BACTERIILOR.

ELEMENTELE PERMANENTE INEPERMANENTE DE STRUCTUR


2/85

ELEMENTELE DE STRUCTURALE CELULEI BACTERIENE

Elementele constante permanente, obligatorii) - Peretele celular - Membrana citoplasmatic - Citoplasma - Nucleoidul - Ribosomii

Elementele inconstante nepermanente, neobligatorii)

Elementele constante permanente, obligatorii)

- MezosomiiElementele inconstante nepermanente, neobligatorii)

- Capsula - Sporul - Flagelii - Pilii/fimbriile - Plasmidele - Incluziunile celulare


3/85


4/85


5/85


6/85

PERETELE CELULAR PC)

Reprezint un nveli rigid ce nconjoarprotoplastul bacterian. Lipsete lamicoplasme.Se disting 2 mari grupe de bacterii n funciede structura PC:

peptidoglicanul PG).

1. Bacterii gram-negative (G-)2. Bacterii gram-pozitive (G+)(1884, savantul danez Christian GRAM).Elementul comun al ambelor grupe

peptidoglicanul PG).


7/85

PEPTIDOGLICANUL PG)

PG structur particular rigid a PC bacterian.Structura PG:

Heteropolimer macromolecular reticulat, constituit dintr-un component glicanici unul peptidic.

Partea glicanic (polizaharidic) este constituit din

peptidic

PG Structura PG:

glicanic peptidic

glicanic catene n are para e e n care a terneaz -acety -glucozamina cu acidul N-acetyl-muramic.

Partea peptidic este reprezentat de uniti

tetrapeptidice (izomeri L i D de AA), fixate de acidulmuramic, care pot fi legate intre ele direct (formand ostructur bidimensional, la bacterii G-) sau prin puni interpeptidice (structur tridimensional, la bacteriiG+).


8/85


9/85


10/85

Acidul diaminopimelic, izomerii D ai AA i acidulmuramic se ntlnesc doar la celulele procariote.Fragmente solubile de murein pot stimula secreiaexcesiv a citokinelor de ctre macrofage, prinlegarea de receptorii toll-like sau CD14, inducndastfel simptome de oc septic

PG reprezint inta de atac a unor substane:1. Lizozimul, care taie legturile dintre N-AGA i acidul N-

AM (catena glicanic)2. Unele antibiotice (beta-lactamine, glicopeptide,

fosfomicina), care perturb procesul detranspeptidare.


11/85

PERETELE CELULAR AL BACTERIILOR GRAM-POZITIVE - Uniform, cu pori mici - Grosimea 20-80 nm (pn la 300 nm) - Componentul major (40-80%) reprezintPG

(structur reticulat tridimensional) - Com onente minore:

PERETELE CELULAR AL BACTERIILOR GRAM-POZITIVE

1. Acizii teichoici(polimeri de glicerol sau ribitol fosfat),fixai de N-AGA. Traverseaz PG i creeaz sarcinelectric negativ la suprafaa bacteriei, asigurtransferul de ioni i fixarea unor proteine, funcieantigenic. Pot activa complementul pe calealternativ i stimula secreia citokinelor de ctremacrofage.


12/85

2. Acizii lipoteichoici: se fixeaz de MCP i depescstratul de PG.Funcii: identic cu acizii teichoici, intervin n

adeziunea la celule i au un efect toxic slab.3. Proteine asociate peretelui celular: proteina A,

coagulaza legat (clumping factor) i proteina aureus , proteina M la Streptococcus pyogenes(rol n adeziune la substrate, protecie defagocitoz)

4. La unele bacterii G+ (de exemplu:Mycobacterium, Nocardia) peretele conine ocantitate important de lipide sau ceruri, laaltele (ex.: streptococi) peretele conine multeglucide.


13/85


14/85

PERETELE CELULAR AL BACTERIILOR GRAM-NEGATIVE

- Grosimea 10-12 nm - Neomogen, format din straturi distincte:1. PG, stratul intern, constituie 1-10% din

masa uscat a peretelui celular. Acizii

2.Membrana extern ME)

PERETELE CELULAR AL BACTERIILOR GRAM-NEGATIVE

1. PG

teichoici lipsesc. Nu exista puniinterpeptidice (structur bidimensional).

2.Membrana extern ME) dublu strat lipidiccu proteine nserate (proteine majore 70%, minore 30%).


15/85

Uneleproteine majore - porine, unindu-se ntriplete, particip la formarea porilor, altele(nonporine) au funcie de receptor pentrubacteriofagi i pili sau asigur adeziunea lareceptorii celulelor-gazde.

captarea unor substane i transportul specifictransmembranar.

ME este permeabil pentru ioni i mici moleculehidrofile i impermeabil pentru moleculehidrofobe sau amfipatice


16/85

3. Lipoproteineleasigur legtura dintre ME i PG

4. Lipopolizaharidul LPZ) stratul extern al pereteluigram-negativ. Este format din: - Lipidul (endotoxin ) , glicolipid ancorat n ME.

Stimuleaz formarea i secreia citokinelor.Determin efectul toxic al bacteriilor G-

manifestat n urma lizei celulare.Polizaharide complexe

antigenul R)

oligozaharidice

antigenul O)

3. Lipoproteinele

4. Lipopolizaharidul LPZ) Lipidul

- Polizaharide complexe , .Particip n procese de penetrare i transport aunor substane, confer specificitate de gen antigenul R)

- La exterior, subuniti oligozaharidice liniare sauramificate. Creeaz sarcin negativ la suprafaabacteriei (mpiedic fagocitoza, accesulmoleculelor toxice), confer specificitate despecie sau tip antigenul O)


17/85


18/85


19/85


20/85

Spaiul periplasmic este regiunea dintre MEi MCP. Conine PG i proteine-enzimeimplicate n transport, digestia

nutrienilor, protecia contra substanelor

Spaiul periplasmic

. - ,antibioticele beta-lactamice).

La bacteriile G+ aceste enzime sunt

secretate n mediul extern.


21/85

La unele bacterii G- se gsesc proteine alesistemelor de secreie (I VI). Reprezintcilindre proteice ce traverseaz nveliurilecelulei bacteriene. Asigur transportulproteinelor (toxine, enzime) din interiorul

celulei bacteriene spre exterior.


22/85


23/85


24/85

Evidenierea peretelui celular:microscopia electronic, metodespeciale de colorare, plasmoliz (n mediu hipertonic),plasmoptiz (n mediu hipotonic).


25/85


26/85

FUNCIILE PERETELUI CELULAR1. Confer forma bacteriilor2. Barier osmotic i mecanic3. Barier de permeabilitate selectiv4. Funcie antigenic (Ag O i R)5. Particip la procesele de cretere i diviziune

celular

FUNCIILE PERETELUI CELULAR

. 7. Responsabil de aderena specific la substrate8. Componente ale peretelui celular (lipidul A, acizii

lipoteichoici, fragmente de PG) contribuie laproducerea citokinelor i activareacomplementului pe cale alternativ cumanifestarea ocului septic (endotoxinic)

9. Reprezint inta de atac a unor enzime iantibiotice


27/85

Determinarea tipului peretelui celularCOLORAIA GRAM(condiionat de structura i

compoziia chimic a peretelui celular)1. Colorarea frotiului fixat cu violet de genian

(citoplasma bacteriilor se coloreaz n violet)2. Splarea cu ap apoi tratarea cu soluie Lugol (I2

Rezultat

Determinarea tipului peretelui celular

+KI) fixeaz colorantul n celule prin formareacomplexului insolubil violet-iodin

3. Decolorarea cu alcool 95%. Bacteriile G+

pstreaz colorantul, cele G- se decoloreaz.4. Recolorarea bacteriilor G- cu fucsin apoasRezultat: bacteriile G+apar colorate n violet,

bacteriile G- n rou.


28/85


29/85


30/85

Mecanismul: Peretele G- este subire,conine multe lipide (20%), care suntdizolvate de alcool, porii au diametrul mare,pH citoplasmei este slab acid (sedecoloreaz cu alcool);

Peretele G+ este gros, nu conine lipide sau

Mecanismul

foarte puine, alcoolul deshidrateazperetele i reduce diametrul porilor, pH acid

(colorantul nu este splat din citoplasm)Utilizarea practic a coloraiei Gram:

1. Diagnostic2. Orientare n tratament (sensibilitate diferit

la antibiotice)


31/85

Acidorezistena bacteriilorUnele bacterii G+ (Mycobacterium, Nocardia)conin n componena peretelui multe lipide,acizi grai i ceruri (70% din greutateaperetelui). Aceasta le confer rezisten

Ziehl-Neelsen

Acidorezistena bacteriilor

important n mediul extern i sensibilitatedistinct la antibiotice.

ColoraiaZiehl-Neelsenpermite difereniereaacestor bacterii dup proprietatea lor de acido-alcoolo-rezisten.


32/85


33/85

METODA DE COLORARE ZIEHL-NEELSENPrincipiul: bacteriile acido-rezistente colorate cu

fucsin fenicat nclzit nu pot fi decoloratecu acizi sau alcool.

1. Frotiul se coloreaz cu fucsin fenicat,

nclzind lama pn la apariia vaporilor -

Rezultatul

METODA DE COLORARE ZIEHL-NEELSENPrincipiul

2. Se cltete cu ap, apoi se trateaz cu soluiede acid sulfuric de 5%

3. Dup splare frotiul se recoloreaz cu albastrude metilen

Rezultatul: bacteriile acido-rezistente rmncolorate n rou, cele acido-nerezistente sedecoloreaz, apoi se recoloreaz n albastru


34/85


35/85

Sub influena unor substane (lizozim, antibiotice)

PG poate fi deteriorat, iar bacteria explodeaz dincauza presiunii osmotice ridicate (5-20 atm). nmediu echilibrat osmotic pot fi obinute formeparticulare:Protoplastul - reprezint o structur sferictotalmente lipsit de perete celular. El este obinutdin bacterii G+Sferoplastul

forme L

Protoplastul

Sferoplastul - structur sferic sau neregulat pariallipsit de perete celular. Este o bacterie G- lipsit depeptidoglican i nconjurat de ME i MCPBacteriile care prezint un deficit n PG sunt numiteforme L(descoperite la institutul Lister). Ele se potforma in ma/o sub influena antibioticelorbetalactamice. Sunt instabile fa de variaiiosmotice i rezistente la betalactamice. Pot fireversibile sau ireversibile


36/85

MEMBRANA CITOPLASMATIC MCP)

Prezint o structur membranar clasic:dublu strat fosfolipidic n care sunt nserate proteine i glicoproteine.

MEMBRANA CITOPLASMATIC MCP)

.La bacteriile gram-pozitive MCP formeaz

invaginaii, mezosomi (septali, laterali),

n care se conin enzime, citocromi iproteine ale sistemului transportor deelectroni.


37/85


38/85


39/85

Proteinele MCP:1. PFP (Proteine Fixatoare de Penicilin) - PBP de lapenicillin-binding proteins - (sunt inactivate de

penicilin i antibiotice beta-lactamice).Reprezint enzime ce catalizeaz legturile dintrecatenele peptidice din PG reacia detranspeptidare

2. Com onente ale sistemului de trans ort

Proteinele MCP

(permeaze)3. Proteine ale sistemelor de secreie (I VI) (la

bacteriile gram negative)4. Proteine receptori5. Enzime ale lanului respirator (in special in

mezosomi)


40/85

Funciile membranei citoplasmatice1. Barier osmotic i de permeabilitate selectiv2. Asigur transportul activ prin intermediul

permeazelor3. Excreia enzimelor hidrolitice, toxinelor, etc

Funciile membranei citoplasmatice

. 5. Intervine n diviziunea celular (mezosomi)6. Particip n sinteza PG i a fosfolipidelor

7. Particip n chemotaxie prin receptori specifici8. Asigur transmiterea informaiei din mediul

nconjurtor spre interiorul celulei bacteriene


41/85

Evidenierea MCP1. Microscopia electronic

Evidenierea MCP

2. Fenomene de plasmoliz (n mediu hipertonic retraciacitoplasmei) sau plasmoptiz (n mediu hipotonic lizacelulei, desprinderea MCP de peretele celular)


42/85

CITOPLASMA -

Necompartimentat - Lipsesc organitele celulare - Format din ap (80%), conine nucleoidul,

ribosomi (apr. 20 000 per celul), incluziuni,

plasmide, ioni, enzime, deeuri, etc.

Funcii Evidenierea

CITOPLASMA

- ons s en a ens s are e ge as gurpermanena mediului intern

- pH acid

Funcii: sediul tuturor proceselor metaboliceEvidenierea: prin orice metod de colorare


43/85

NUCLEOIDUL BACTERIAN

- Constituit din ADN bicatenar circular, uneori liniar,plasat liber n citoplasm. ADN este repliat n buclei stabilizat prin ARN i proteine. Fiecare bucl estehiperspiralizat sub aciunea ADN-girazei itopoizomerazei IV (se ntlnesc doar la bacterii). PeADN sunt fixate enzime de sintez (ADN - , ARN polimeraze)Funcii

Evidenierea

NUCLEOIDUL BACTERIAN

Funcii: dirijeaz activitatea celulei (procesele desintez, creterea, multiplicarea, difereniereacelulei, replicarea proprie, etc)

Evidenierea: - Microscopia electronic - Metode speciale de colorare (Feulgen)Feulgen: HCl.aldehida.react. Shiff.culoare rosie


44/85


45/85


46/85

PLASMIDELE - Elemente genetice (ADN) extracromosomiale,

capabile de replicare autonom. Confer bacterieicaractere suplimentare. Se transmit celulelor-fiicela diviziunea bacteriei. Plasmidele conjugative F setransmit prin conjugare.

Episom - plasmida integrat n cromosom - Tipuri de plasmide:

Utilizarea practic

PLASMIDELE

Tipuri de plasmide:1. F factor de fertilitate (sinteza pililor F, cu rol n

conjugare).2. R rezisten la antibiotice3. Ent producerea enterotoxinei4. Hly producerea hemolizinei5. Col producerea de bacteriocineUtilizarea practic: n tehnologii de ADN-recombinant


47/85


48/85

CAPSULA - nveliul extern neobligator al unor bacterii.Reprezint polimeri organici sintetizai n mediul natural de

via al bacteriilor (exemplu: n macroorganism).Se disting: - Capsula adevrat (peste 0,2m), vizibil la microscopul

optic - Microcapsula , detectat la microscopul electronic

- Capsula flexibil (slime, glicocalix), o reea lax de fibrepolizaharidice, care difuzeaz n mediu. Nu se evideniazmicroscopic. Asigur formareabiofilmelor bacteriene ansamblu structurat de celule bacteriene nglobate ntr-omatrice de polimeri de origine bacterian, care poate aderala suprafee inerte (ex.: cateter, stimulator cardiac,endoproteze, sonde de intubare, etc) sau esuturi vii.


49/85


50/85

Compoziia chimic a capsulei: ap isubstane organice (polizaharide,mucopolizaharide, peptide)

Compoziia chimic a capsulei

Neisseria meningitidis, Streptococcus pneumoniae polizaharide

Streptococcus pyogenes acid hialuronic


51/85

Funciile capsulei: - Impiedic desicarea bacteriei - Barier de permeabilitate pentru substane toxice

(antibiotice, ioni metalici) - Barier protectoare faa de factori antiinfecioi

(complement, fagocite), bacteriofagi, protozoare

Funciile capsulei

- Rezerv nutritiv - Asigur aderarea bacteriei la substrate esuturi sau

suporturi inerte (placa dentar, biofilm pe catetere,

proteze, instrumente, etc) - Specificitate antigenic de specie sau tip (Ag K)


52/85

Evidenierea capsuleiColoraia Burri-Gins (metod negativ) - Pe lam se amestec suspensia bacterian cu tu

de China, se etaleaz, se usuc - Frotiul se fixeaz cu alcool

Rezultatul

Evidenierea capsulei

- Rezultatul: capsula apare ca un halou incolor pe

fondul negru. Citoplasma bacteriilor se coloreaz nrou.

Coloraia Giemsa(capsula se coloreaz n roz) coloraie pozitiv a capsulei


53/85


54/85


55/85


56/85


57/85


58/85

SPORUL BACTERIAN

- Reprezint o difereniere celular careasigur supravieuirea bacteriei n condiiinefavorabile ale mediului extern.

Bacterii sporogene Bacillus, Clostridium. Aceste

SPORUL BACTERIAN

mi/o se prezint sau sub form vegetativ , metabolicactiv, sau sub form inert metabolic sporul .Procesul de formare a sporului este numit

sporogenez, sporulare. Este declanat n special decarene nutritive sau condiii nefavorabile ale mediuluiextern.


59/85

Stadiile sporogenezei (durata 36-72 ore)Stadiul I se formeaz filamentul axial, compus dinADNStadiul II divizarea asimetric a citoplasmei printr-un

sept, formarea presporului , care conine un filamentde ADN. MCP nglobeaz presporul.

Stadiul III nglobarea complet a presporului, care este

Stadiile sporogenezei

m a e mem raneStadiul IV formarea cortexului de PG ntre cele 2

membraneStadiile V-VI formarea tunicii proteice la exterior i

maturarea sporului. Uneori se formeaz un nveliextern suplimentar - exosporiuStadiul VII sporul matur este eliberat iar celula-mam

se dezintegreaz


60/85


61/85


62/85


63/85


64/85


65/85

Proprietile sporului - Inactiv metabolic - Coninut sczut de ap liber - Coninut mare (pn la 10%) de dipicolinat

de calciu

- Rezistent la temperaturi i pH extreme,

Proprietile sporului

, , n condiii favorabile sporul germineaz,

dezvoltndu-se forma vegetativ.

Forma sporului (sferic, oval) i poziia ncelul (central, subterminal, terminal)sunt caractere utile n identificareabacteriilor.


66/85


67/85

Evidenierea sporilor: colorarea dup AUJESZKY (sporulse coloreaz n rou, iar citoplasma n albastru)


68/85

GRANULAIILE DE VOLUTIN

Reprezint polimeri anorganici de polimetafosfat.Servesc n calitate de rezerv de fosfai i potinterveni n metabolismul energetic.

Interesul medical : la agentul difteriei,Corynebacterium diphtheriae, granulele de volutinse localizeaz la extremitile celulei, iar la

Evidenierea

GRANULAIILE DE VOLUTIN

corynebacterii nepatogene sunt repartizateneuniform n citoplasm.

La tratarea cu unii colorani bazici granulele devolutin se coloreaz n alt culoare, de ex. n rou-violet la colorarea cu albastru de metilen fenomenul metacromaziei.

Evidenierea: metoda Loeffler, metoda Neisser


69/85


70/85

FLAGELII

structuri filamentoase proteice, ntlnite labacterii, bacili, spirili i spirochete.Funcii: intervin n mobilitatea bacterian,reprezint Ag H al bacteriilor.Structura flagelului:

- Filamentul, structur helicoidal constituit din

FLAGELII

Funcii

Structura flagelului fibrile proteice (flagelin) rsucite

- Corpul bazal, constituit dintr-un ax rigid i maimulte inele ce servesc la fixarea flagelului (lanivelul MCP i PC).

- Crligul de articulaie

Mobilitatea bacteriei este asigurat de rotaiaflagelului (30 70 micrometri/s).


71/85


72/85


73/85


74/85

Tipurile de bacterii dup numrul i poziia

flagelilor:Bacterii monotricheBacterii lofotriche (un mnunchi de flageli lao extremitate)

Tipurile de bacterii dup numrul i poziia

flagelilor:

mnunchi de flageli la fiecare extremitate)Bacterii peritriche (flageli pe toat suprafaa

celulei)La spirochete flagelii se plaseaz n spaiulperiplasmic flageli interni, periplasmatici.


75/85


76/85


77/85

Evidenierea flagelilorI -metode directe - Microscopia electronic

- Colora ia s ecial Loeffler(mordansarea cu tanin, sruri

Evidenierea flagelilormetode directe

de aluminiu, Fe, apoi colorarea cu fucsin sau albastru de metilen)


78/85

II metode indirecte (studierea mobilitii bacteriilor) - Studierea preparatelor native pictur suspendat

sau ntre lam i lamel (microscopia cu contrastde faz sau pe fond negru)

- nsmnarea culturii bacteriene n medii semisolide

(se observ turbiditate)

metode indirecte

- Creterea culturii n vlpe suprafaa mediului solid


79/85


80/85


81/85

FIMBRIILE / PILIIPilii comuni fimbriile) elemente proteicefine, rigide, scurte repartizate pe suprafaacelulei bacteriene G - n special. Sunt formate

din subuniti proteice identice (pilina),

Funcii

FIMBRIILE / PILIIPilii comuni fimbriile)

implantate n ME.Numrul fimbriilor per celul: 1 suteFuncii: asigur adeziunea bacteriilor lasuprafee inerte, la celule sau alte bacterii,reprezint antigenul F


82/85


83/85


84/85

Pilii conjugativi structuri capiliforme denatur proteic, prezeni n numr de 1-10per celul (numai la bacteriile ce gzduiescplasmide conjugative F).Funcii

Evidenierea pililor

Funcii: transferul de ADN prin conjugare,receptori pentru unii bacteriofagiEvidenierea pililor: microscopia electronic


85/85

Ultrastr. bacteriilor

Documents

Transcript of Ultrastr. bacteriilor