12 și 15. 10. 2015

STRUCTURA CELULEI BACTERIENE

PILI

CITOPLASMA

FLAGEL

RIBOZOMI ADN

MEMBRANA CITOPLASMATICA

PERETE BACTERIAN

CAPSULA

Celule procariote

(bacterii)

Celule eucariote

NUCLEU

material nuclear (nucleoid)

fără membrana nucleara

cromozom unic, molecula circular inchisa de ADN

nucleu tipic cu nucleol si membrana nucleara mai multi cromozomi (ct. functie de specie

MEMBRANA CITOPLASMATICĂ ORGANITE CELULARE

RIBOZOMI

nu contine steroli (exceptie Mycoplasma )

absente Unele celule poseda sisteme membranoase (mezozomi, lamele fotosintetizante) provenite din membrana citoplasmatica

70S

contine steroli prezente: mitocondrii, lizozomi, RE, aparat Golgi etc 80S

DIVIZIUNE CELULARĂ

Directă (amitoza) Indirecta (mitoză)

CAPSULA

prezentă facultativ

absentă

PERETE CELULAR

prezent (lipseşte la Mycoplasme si forme L) Componenta caracteristică = peptidoglicanul (heteropolimer avand ca baza acid N acetil muramic si Nacetil glucozamina)

absent

DIFERENŢE ÎNTRE CELULELE EUCARIOTE ŞI PROCARIOTE

MORFOLOGIA BACTERIANĂ Dimensiunea medie bacteriană este de 0,5-1 μm grosime şi 3-6 μm lungime. ¨ Staphylococcus aureus φ : 0,8-1 μm ¨ Bacillus anthracis lungime: 3-10 μm, grosime 1-1,3 μm În culturile mai vechi dimensiunea bacteriană este mai mare decât cea obişnuită pentru

specia respectivă. Volumul celulelor bacteriene este mic, astfel încât raportul suprafaţă volum este mare,

implicând o creştere semnificativă a suprafeţei de contact între celula bacteriană şi mediul exterior favorizând astfel schimbul rapid şi în cantitate mare de substanţe la acest nivel.

Forma bacteriilor este diferită în funcţie de specie: ¨ Prezenţa peretelui bacterian rigid determină apariţia bacteriilor diferite ca formă. ¨ Bacteriile lipsite de perete, Mycoplasma, formele L (celule care au pierdut peretele

în condiţii naturale sau de laborator sub acţiunea unui factor inductor) sunt caracterizate de un pleomorfism accentuat.

Clasificarea bacteriană în funcţie de formă * Coci (bacterii sferice): formă rotundă, ex.Staphylococcus aureus formă lanceolată, ex. Streptococcus pneumoniae (pneumococul) formă reniformă, ex. Neisseria meningitidis (meningococul) *Cocobacili (forme intermediare între coci şi bacili): ex. Haemophilus influenzae * Bacili (bacterii cilindrice, bastonaşe drepte sau uşor incurbate): capete rotunjite, ex. Bacillus subtilis capete drepte, ex. Bacillus cereus * Vibrioni (bacterii cilindrice curbate): ex. Vibrio cholerae * Spirili, Spirochete (bacterii în formă de spirală): corp flexibil, subţire, ex. genurile Treponema, Leptospira, Borrellia corp rigid, ex. genul Spirillum * Actinomicete (bacterii care în stadiul de culturi tinere formează filamente lungi, ramificate

asemănătoare miceliilor). În culturile “bătrâne” aspectul bacteriilor se modifică atât ca formă cât şi ca dimensiune apărând

formele de involuţie. Aceste forme NU modifică specificitatea bacteriană (însămânţate pe mediu de cultură adecvat,

proaspăt, dau naştere unor bacterii tipice speciei respective).

GRUPAREA BACTERIILOR: COCI

A .

DISPUNERE: gramezi, (Staphylococcus) lanturi, Gram+ (Streptococcus) diplo, Gram- (Neisseria

meningitidis)

B: BACILI, SPORULATI (a,b), NESPORULATI (c )

a) Bacillus sp, b)Clostridium tetani c) C. diphteriae

BACILI , imagine de ME

COMPONENTE BACTERIENE CONSTANTE: - peretele bacterian - membrana citoplasmatică - citoplasma - nucleoidul (nucleul) - ribozomii

FACULTATIVE

- capsulă - flageli - pili - spor - incluzii citoplasmatice

STRUCTURA PERETELUI BACTERIAN Unitatea funcţională - peptidoglicanul

Gram + Gram -

STRUCTURA PERETELUI LA BACTERIILE Gram -

STRUCTURA LPZ (Component esenţial al membranei externe la bacteriile Gram -) Lipid A: activitate endotoxică, core, antigenul somatic O (50-100 unităţi zaharidice repetitive)

STRUCTURA PERETELUI LA BACTERIILE GRAM - MEMBRANA EXTERNĂ

LPZ este alcătuit din 3 unități distincte: • lipidul A - fosfolipid responsabil de efectul toxic • un miez (core) polizaharidic alcătuit din 5 zaharuri legate prin keto-deoxiocutonat (KDO) la lipidul A • un polizaharid extern (outer polymer = antigenul somatic O) alcatuit din mai mult de 25 unitati repetitive de 3 pana la 5 zaharuri.

Lipidul A

miez Ag O

Rolurile peretelui bacterian: - prin rigiditate asigură forma caracteristică (coci, bacili etc); - asigură rezistenţa bacteriei (ex. la variaţii de presiune); - rol antigenic (carbohidratul C la streptococ, antigenul O -lipopolizaharidic, în cazul bacteriilor Gram-negative etc); - prezintă receptori, de exemplu pentru bacteriofagi; - are rol în diviziunea bacteriană participând la formarea septului transversal; - la nivelul lui pot acţiona unele antibiotice (exemplu beta-lactaminele, vancomicina, D-cicloserina).

MEMBRANA CITOPLASMATICĂ

Grosime 7-10nm Modelul “mozaicului fluid” (dublu strat fosfolipidic + proteine globulare) Nu conţine steroli (excepţie Mycoplasma) Responsabila de producerea de energie (realizata in mod obişnuit la nivelul mitocondriilor celulelor eucariote) Interior căptuşit de proteine filamentoase actine-like ce asigură forma bacteriană dar participă şi la formarea septului de diviziune

•diviziunea celulară (contribuie la formarea septului de diviziune), •sediul activității enzimatice al celulei bacteriene • conține enzime ale metabolismului respirator (citocromi), • participă la procesul de sinteză a precursorilor peretelui celular, •locul de acțiune al unor antibiotice

Rolul membranei citoplasmatice

•barieră osmotică (reglează schimburile între celula bacteriană și mediul extern) prin difuziune pasivă și prin procese active specifice. •Difuzia pasivă

• realizata lent, nespecific, fara consum de energie, pana la echilibrul osmotic al fiecarei molecule

•molecule hidrofobe mici, apa, molecule lineare şi cele solubile în mediul lipidic al membranei, molecule mai mici decat glicerolul

•

Rolul membranei citoplasmatice

Transportul unei singure substante intr-un sens; 2 subst in 2 sensuri diferite; 2 subst in acelasi sens

Proteaze membranare permeaze

•moleculele mai mari decât glicerolul necesită sisteme specifice de transport (proteine integrate ale membranei plasmatice, care au proprietatea de a lega substanţele dizolvate de o parte a membranei şi de a le transporta pe cealaltă parte, unde le eliberează). •

Rolul membranei citoplasmatice

Rolurile membranei citoplasmatice: - filtru selectiv (rol în permeabilitate şi transport); - conţine enzime ale metabolismului respirator (de exemplu citocromi); - sediul majorităţii activităţilor enzimatice ale celulei bacteriene (ex. în procesele de biosinteză); - rol în diviziunea celulară, contribuind la formarea septului transversal; - implicată în chemotaxie prin receptorii de pe suprafaţa sa; - asupra membranei pot acţiona anumite antibiotice (de exemplu polimixinele).

CITOPLASMA

• sistem coloidal = 80% apă + diferite tipuri de molecule și ioni • macromolecule proteice (enzime), A D N, ARNm, ARNt • molecule mici care reprezinta sursa de energie, precursori ai macromoleculelor, metaboliti sau vitamine • incluzii glicogen; incluziile de polifosfat sunt rezerve de PO4 si de energie (polimeri de metafosfat) la Corynebacterium • ioni si cofactori: K+, NH4

+, Ca++, Fe++ ,Mg++ , Mn++ , Co++ ,Cu++ , Mo++, Ni++, Zn++ , SO4

—, PO4---

ME: 2 zone: • o matrice amorfa cu ribozomi, granule, metaboliți si plasmide • în interior regiunea nucleoidului compus din A D N.

Ribozomii: - au formă sferică - mărimea depinde de concentraţia ionilor Mg2+ şi K+. Pot apărea liberi în citoplasmă SAU legaţi de faţa internă a membranei. Din punct de vedere chimic conţin circa 65% ARNr (ribozomal). Au constanta de sedimentare de 70 unităţi Swedberg şi sunt constituiţi din două subunităţi de câte 30 S şi respectiv 50 S.

Ribozomii (2): Între cele două subunităţi se formează un canal prin care trec moleculele de ARNm (mesager) în cursul sintezei proteice. Într-o bacterie cu dimensiuni medii, în faza de creştere activă, se sintetizează circa 500 ribozomi / minut. Ribozomii au rol esenţial în procesul de biosinteză proteică. Au tendinţa de a se grupa în polizomi (poliribozomi) cu eficienţă mai mare în biosinteza proteică.

• biosinteza proteică implică inițial transcrierea informației genetice pe ARNm, care va transporta această informație de la genom la nivelul ribozomilor sub forma unei copii complementare • sinteza ARNm este catalizată de transcriptaza (ARNpolimeraza ADN-dependentă) • traducerea mesajului genetic are loc la nivelul ribozomilor de către ARNt care transportă aminoacizii la locul de sinteză al proteinelor • poliribozomii sintetizează concomitent mai multe molecule proteice pe aceeaşi moleculă de ARNm.

Nucleul: Masa nucleară vine în contact direct cu citoplasma. Este localizată în partea centrală a celulei. Conţine ADN, nu are nucleoli. Unicul cromozom bacterian este alcătuit dintr-o singură moleculă de ADN dublu catenar, cu aspectul unui fir lung (1000-2000 m), închis într-un inel şi replicat pe el însuşi. Replicarea cromozomului bacterian se face printr-un mecanism semiconservativ. Nucleul deţine informaţia genetică necesară proceselor vitale de creştere şi multiplicare.

Replicarea ADN se face printr-un mecanism semiconservativ (fiecare moleculă nou formată conține un lanț polinucleotidic din molecula parentală și un lanț polinucleotidic nou format) Nucleoidul deține informația genetică necesară proceselor metabolice ce asigură creșterea și multiplicarea bacteriană.

Clasificarea plasmidelor: 1. plasmide care codifică rezistenţa la agenţi antibacterieni: - factorii R; - plasmidele de rezistenţă la UV etc. 2. plasmide care codifică sinteza unor agenţi antimicrobieni: - factorii Col etc. 3. plasmide de patogenitate care codifică sinteza de: - hemolizine; - factorii de colonizare; - enterotoxine etc. 4. plasmide care codifică enzime ale unor căi metabolice particulare; 5. plasmide criptice ... 6. factorul F (factorul de “sex”, factorul de fertilitate)

EVIDENŢIEREA CAPSULEI PRIN REACŢIA DE UMFLARE A CAPSULEI (Streptococcus pneumoniae)

CAPSULA BACTERIANĂ (adevărată / slime layer) Factor de virulenţă: structura polizaharidică în marea majoritate / polipeptidică (Bacillus anthracis) Favorizează aderenţa la alte bacterii şi ţesuturi ale gazdei (ex. Streptococcus mutans- caria dentară) Evidenţiată ca un halou necolorat: tuş de China, coloraţia Hiss, albastru de metilen, reacţia de umflare a capsulei

Roluri: - factor de virulenţă, împiedicând fagocitarea bacteriei şi favorizând invazivitatea; - permite aderarea unor bacterii (rol de adezină); - barieră protectoare faţă de bacteriofagi, protozoare; - conţine substanţe cu specificitate antigenică (de specie sau de tip) - antigenul K. Ex, în cazul S. pneumoniae există peste 85 tipuri antigenice capsulare.

FLAGELII: structură proteică flagelina, ancoraţi de membrana citoplasmatică prin cârlig şi corp bazal - structură helicoidală răsucită - asigură motilitatea bacteriană

carlig

Localizarea flagelilor

peritrichi monotrichi lofotrichi

Roluri: - în mobilitate (viteză de circa 50 m / secundă); - antigenic (datorită structurii proteice- antigenul H); - în clasificarea bacteriilor (prin număr şi distribuţie). După localizarea şi numărul flagelilor, bacteriile pot fi: - monotriche (un flagel la o extremitate), ex. V. cholerae; - lofotriche (un mănunchi de flageli la o extremitate); - peritriche (mai mulţi flageli dispuşi de-a lungul suprafeţei bacteriene), ex. E. coli, Proteus mirabilis, Salmonella typhi.

FIMBRIILE/ PILII Structură proteică = piline - nu au structură răsucită şi sunt mai rigizi - mai mici în diametru în comparaţie cu flagelii - favorizează aderenţa la ţesuturi sau alte celule (denumite adezine, lectine, agresine) F pili: pili “de sex”, codificaţi de plasmidul F (asigură transferul unor segmente din cromozomul bacterian între bacterii / conjugare bacteriană)

SPORUL BACTERIAN - FORMĂ DE REZISTENŢĂ 2 Genuri: Bacillus, Clostridium (bacili Gram+) - Structură deshidratată, conţine o copie completă a cromozomului, concentraţie minimă de apă (legată), proteine şi ribozomi - Concentraţie crescută de calciu legat de acidul dipicolinic - Are membrana internă, 2 straturi de peptidoglican, înveliş proteic extern keratin –like, refractil la microscop - Localizare central / subterminal cu diametrul <decât cel al celulei: Bacillus anthracis > decât cel al celulei: Clostridium tetani - Vizualizat cu coloraţia verde malachit - Distrus prin autoclavare

exosporium

Invelis extern

cortex

perete

ribozomi

ADN

13 25

”aspecte negative ...”

Nu fiți fraieri !

3.unii studenți ALEG să ”fie fraieri” – nu avem ce face; decizia aparține fiecăruia (și este ... ”după cât îl duce capul pe fiecare”)