Genetica Fact Patog-

7/22/2019 Genetica Fact Patog-

1/56

Genetica bacterian

studiaz ereditatea i variabilitatea la bacterii;

suportul material al ereditii este reprezentat degenomul bacterian, suma genelor unui

microorganism;

gena constituie unitatea funcional de baz ainformaiei genetice;


2/56

Genetica bacterian

genomul bacterian este reprezentat de

- ADN cromozomal(include gene eseniale)- ADN plasmidic(conine gene care codific caractere de

tulpin);genotip= totalitatea informaiei nscris n genomul

bacterian;

fenotip= suma caracterelor observabile consecutivinteraciunii genotipului cu mediul ambiant.


3/56

Fenomenul de variabilitate genotipic

- modificare brusc, transmisibil la descendeni aunuia sau a mai multor caractere prin doumecanisme

mutaia

transferul de ADNde la un donor la unacceptor.

Variaia fenotipic

- indus de interaciunea genomului cu factori demediu;

- este reversibil i nu se transmite ereditar;- are la baz controlul transcripiei genelor n ARNmi traducerii n sinteza proteinelor, prin inducia saurepresia acestora.


4/56

Mutaia

reprezint o modificare n secvena nucleotidelorntr-o gen, datorit unei erori n cursul replicrii;

eveniment rar, spontan i imprevizibil;

mutaiile acumulate de-alungul a miliarde de ani,sub efectul seleciei naturale, explic evoluiaspeciilor;


5/56

Mutaia

noile gene aprute prin mutaie se numesc alelei ocup acelai locusgenetic ca gena de origine;

mecanisme moleculare ale mutaiei- substituiaunei perechi de baze printr-o alt

pereche, cu nlocuirea unui codon printr-un alt

codon

- inseriasau deleiauneia sau a mai multorbaze, cu decalarea citirii mesajului genetic.


6/56

Rata mutaiei= probabilitatea de apariie

spontan a unei mutaii ntr-o populaie bacterian; rata mutaiei este foarte sczut (10-710-9) dar

poate crete n prezena unor ageni mutageni(chimici saufizici).

Frecvena mutaiei=proporia unui anumitmutant ntr-o populaie bacterian;

frecvena mutantului poate crete ca urmare a

seleciei- relative(mutantul are un timp de generaie mai scurt)- absolute(prin prezena unui factor de mediu favorabil

mutantului, dar defavorabil restului populaiei).


7/56

Mutaii bacteriene observate n laborator:

mutaii privind morfologia coloniei bacteriene(variaia S R);

mutaii nutriionale (mutani auxotrofivezi LP);

mutaii care duc la pierderea unor factori depatogenitate (mutani aviruleni la S.pneumoniaecare i-

aupierdut capsula);

mutaii care conduc la apariia fenomenului derezisten la antibiotice (att ADN cromozomic ct icel plasmidic poate fi sediul unor asemenea mutaii).


8/56

Transferul genetic

se realileazn sens unic, de la o bacterie donor launa receptor;

exogenot= materialul genetic transferat; endogenot= materialul genetic propriu;


9/56

Transferul genetic

evoluia exogenotului n celula receptor

- recombinare: alinierea secvenelor cu omologie structural,urmat de substiutirea uneia sau mai multor gene ntre exo- iendogenot;

- integraren genomul bacteriei receptor(transpozoni, fagi);- meninerea n poziie extracromozomaldac este un

replicon (plasmide, fagi);- supus aciunii endonucleazelor de restricie(informaie genetic pierdut).

Replicon: cel mai scurt fragment de ADN sau ARN capabil de replicare

independent ntr-o celul.


10/56


11/56

Mecanisme de transfer al exogenotului

I. Transformarea

- bacteria acceptoreste capabil s primeasc

ADN exogenprovenit din mediu, de la bacteriimoarte (stare de competen);

- exogenotul trebuie s prezinte o structurbicatenar i s reprezinte nu mai mult de 1% din

mrimea genomului bacterian;- fenomenul a fost descoperit prin experimentri pe

oarece cu S.pneumoniae,n 1928, i explicat

dup dou decenii mai trziu.


12/56


13/56

II.Transducia

- transfer de ADN bacterian prin intermediulbacteriofagilor transductori;

- exist dou tipuri de transducie generalizat(transfer aleatoral unui fragment dingenomul bacterian);

specializat(transfer de gene local izaten cromozomulbacterian n vecintatea locului de integrareaprofagului).

Profag: exist ca replicon sau episom


14/56

Conversia lizogen

Conversie lizogen = informaie geneticadiional, de origine fagic, avnd asemnri cutransducia specializat (toxigeneza tulpinilor de

Corynebacterium diphtheriae, Streptococcuspyogenesetc).


15/56


16/56


17/56

III. Conjugare

- transfer genetic consecutiv contactului fizic ntredou bacterii cu polaritate sexual diferit;

-bacteria donor(sex masculin) posed unplasmid conjugativ (factorul F+) cu gene care

codific sinteza de pili sexuali, prin care se

ataeaz la receptori specifici de pe suprafaa

unei celule receptor ( F-, de sex feminin);


18/56

Pil sexual
http://www.cu.lu/labext/rcms/cppe/membrane/mcap.html


19/56

Pil sexual (E. coli)


20/56

III. Conjugare

- retragerea pililor aduce cele dou celule n contact,prin puntea citoplasmatic care se stabilete,urmnd s fie transferat ADN ul plasmidic;

- consecutiv acestui tip de conjugare rezult doucelule F(+);

- plasmidul F poate purta gene adiionale (ex. gene de

Rla antibiotice) care pot fi transferate;


21/56


22/56

III. Conjugare

- plasmidul F integrat n cromozom poate conduce la

transfer de gene cromozomale (ntre o bacterieHfr-high frequency of recombination -i una F(-));

- transferul incepe din vecintatea locului de inserieal plasmidului F , care este ul timul transferat;

- cel mai frecvent bacteria receptor ramne F(-)deoarece nu se transefer i factorul F;

- transferul de ADN la bacterii gram-pozitive estecontrolat de feromoni sexuali (molecule desuprafa prin care celulele bacteriene ader ntreele).


23/56


24/56

Elemente genetice transpozabile

reprezint segmente de ADN capabile sse excizeze i apoi s se insere n acelaireplicon (cromozom sau plasmid) sau n

unul diferit, putnd determina blocarea

expresiei unei gene n care se inser(factor mutagen);

are loc cu intervenia unei enzime,transpozaza, fr s fie necesar omologiagenetic.


25/56

Elemente genetice transpozabile

Tipuri de elemente transpozabile:

secvene de inserie(SI) constituite dingena care codific transpozaza, flancatde repetri inversate, a 20-40 perechi debaze;

transpozoni, care posed n regiuneacentral una sau mai multe gene carecodific anumite caractere (ex. rezistenala antibiotice), flancate de SI.


26/56


27/56

Patogenitatea bacteriilor

Patogenitate= ansamblul proprietilor biologice

ale unui microorganism care i permit s determinembolnvirea gazdei.

Clasificarea bacteriilor n raport de patogenitate

-nepatogene(prezena lor nu determin mbolnviri);

-nalt patogenesau patogene primare(determincel mai frecvent mbolnviri la gazda normoreactivdar lipsit de aprare specific);

- condiionat patogenesau oportuniste(prezentepe suprafeele de nveli, pot determina mbolnviricnd:

apar disfuncii ale barierelor de aprare antimicrobian

variaia genetic le confer factori de patogenitate).


28/56


29/56

Atributele majore ale unei bacterii

patogene

transmisibilitatea= posibilitatea de a trece dela o gazd la alta;

infectivitatea= abilitatea de a ptrunde, de a

persista prin depirea sau neutralizarea

barierelor i mecanismelor antimicrobiene, de

a se multiplica i de a invada organismul

gazdei;

virulena= capacitatea microorganismului dea vtma gazda.


30/56

I. Transmisibilitateaconferitde:

- prezena endosporilorcare asigur indefinitsupravieuirea n condiii nefavorabile (speciiBacillusi Clostridium);

- rezistena la condiii de desicaie/uscciune(Mycobacterium tuberculosis,Staphylococcus aureus,

Corynebacterium diphtheriaeetc);


31/56

I. Transmisibilitateaconferitde:

- supravieuirea i chiar multiplicarea n medii umede,minimale nutritiv (specii din familia

EnterobacteriaceaesauPseudomonas aeruginosa);

- adaptarea la transmiterea direct (ex. transmiteresexual) sau prin vectori biologici (artropodehematofage) n cazul speciilor extrem de fragile n

mediul extern (Neisseria gonorrhoeae, Treponema

pallidum, respectiv speciiRickettsia, Borrelia).


32/56

II. Infectivitatea

1. Depirea barierelor externe de aprare

- discontinuiti ale tegumentului;- discontinuiti ale stratului de mucus (plcile Peyer);- producere de neuraminidaz (hidroliza stratului de

mucus);- forma spiralat i mobilitatea (Vibrio cholerae,Helicobacter pylori, Campylobacter jejuni);

- producere de ureaz (neutralizeaz bariera acidgastric , ex.Helicobacter pylori, H. heilmannii);

- sinteza de bacteriocine (afecteaz bariera biologic asuprafeelor).


33/56

2. Meninerea prin aderare la suprafeele de

nveli

- necesit participarea a doi factori: adezinsau ligantcomponente macromoleculare pe

suprafaa celulei bacteriene,

receptori celulariprezeni pe suprafaa celulelor gazdei;

- adezinele i receptorii interacioneaz n manier complementari specific;

- confer rezisten la splarea mecanic (prin secreii sau excrete)sau prin micri peristaltice;

- structuri de suprafa cu rol de liganzi: fimbrii, glicocalix,proteine de suprafa (proteina M, proteina F), acizi teichoici ilipoteichoici.


34/56

Adhesion

adhesin

EPITHELIUM

receptor

BACTERIUM


35/56

S. pyogenes

fibronectin

F-protein

lipoteichoic acid


36/56

Tulpini uropatogene

(E. coli- prezint pili)

Absena pililor


37/56

Absena pililor


38/56

3. Invazia majoritatea bacteriilor iexercit efectul patogen prin

invaziaesuturilor, precedat de aderarea la suprafaamucoaselor;

invazia poate fi din:

- aproape n aproape,

- pe cale limfatic sau

- hematogen;

bacteriile invazive sunt capabile s penetreze n celulele

nefagocitare prin endocitoz, graie unor proteine de suprafainvazine;


39/56

3. Invazia

unele bacterii posed: factori de difuziune(hialuronidaz,colagenaz, fibrinolizine), exoenzimecare degradeaz esutulconjuctiv care se opune invaziei (ciment intercelular,

membran bazal, depozite de fibrin, fascii).


40/56

4. Supravieuirea n organismul gazdei

- protecia fa de fagocite i complementprin: inhibarea chemotaxiei fagocitelor i uneori a producerii ieliberrii lor din mduva hematogen;

sinteza de polizaharide capsulare;

supravieuirea i multiplicarea n celulele fagocitare; liza celulelor fagocitare (prin leucocidine);

- eludarea supravegher i i imune: variaia antigenic;

identitatea antigenic cu celulele gazdei; diversitatea antigenic; localizarea nsitus-uri privilegiate anatomic sau celular; supresia rspunsului imun.


41/56

5. Achiziia de nutrieni

- necesarul de Fe n medii feriprive este asigurat prin: sinteza de siderofori (enterochelin, aerobactin);

legarea transferinei saulactoferineila receptori de pesuprafa bacteriei;

reducerea Fe fericn Fe feros.


42/56


43/56

III. Virulena

- reprezint capacitatea microorganismelor de avtma gazda;

- este un atribut de tulpin cuantificabil (DLM; DL50);- condiii majore pentru recunoaterea unuiconstituient celular ca factor de virulen (postulatelemoleculare Koch)

- genele de virulen sunt cel mai frecvent prezente peelemente genetice mobile(plasmide, fagi,transpozoni).


44/56

Postulatele moleculare Koch:

factorul de virulen este prezent numai la tulpinilevirulente;

inactivarea prin mutaie a genei care-l codific duce lapierderea virulenei;

reversia la gena slbatic restaureaz virulena;

produsul genei induce, de regul, un rspuns imunprotector;


45/56

Mecanisme de lezare a gazdei

- mecanisme directe

exotoxine, produse de metabolism bacterian denatur proteic, eliberate n mediul extracelularatt de bacterii gram-pozitive ct i gram-negative;

endotoxine, prezente numai la bacterii gram-negative, eliberate numai n momentul lizei celulei

bacteriene;

agresine, exoenzime capabile s determine alterri

tisulare.- mecanisme indirecte

reacii de sensibilizare de tip II, III sau IV(Coombs i Gell)vezi Imunologia


46/56


47/56

Proprieti comparative

exotoxine endotoxine

- n general termolabile - termostabile- intens antigenice - slab antigenice

- pot fi transformate n anatoxine - nu pot fi

transformate- DLM ng/Kg corp - DLM g/Kg corp

- aciune specific (enterotoxine, - aciune nespecificneurotoxine, citotoxine) (febr, leucopenie

urmatde leucocitoz,CID, oc endotoxinic)


48/56


49/56

Clasificarea exotoxinelor- citolitice

atac fosfolipide din membrana citoplasmatic(fosfolipaze);

creaz pori prin membrana celular (hemolizine,leucocidine).

- bipartite, constituite din dou subuniti

subunitaea Bpermite legarea toxinei la un receptor celular subunitatea A, cu proprieti enzimatice, ptrunde n

celul acionnd asupra unor inte moleculare.- superantigene

activeaz limfocitele T prin legare simultan la receptori depe suprafaa acestora i la CMH clas II de pe suprafaamacrofagelor

este stimulat eliberarea unor mari cantiti de limfokine,mediatorii fenomenelor morbide.


50/56

Proteases Phospholipases Detergent-like action

Membrane damaging exotoxins


51/56

A-B toxins

ActiveBinding

A

Cell surface

B

Toxina tetatnic tip AB


52/56

Toxina tetatnic tip ABInhib acidul -aminobutiric

(influxul nervos nu mai este blocatneuronii motori sunt stimulai n

excescontracturi spastice ale musculaturii striate)

S i


53/56

Superantigene

activeaz limfocitele T prin legare simultan lareceptori de pe suprafaa acestora i la CMH clasII de pe suprafaa macrofagelor

este stimulat eliberarea unor mari cantiti delimfokine, mediatorii fenomenelor morbide.


54/56

Efecte biologice ale endotoxinelor


55/56

Efecte biologice ale endotoxinelor

- activarea complementului pe cale alternativ cu stimularea

procesului inflamator;- fixarea pe suprafaa macrofagelor, cu eliberare de de citokine(IL-1, IL-6, IL-8, FNT etc), mediatori ai inflamaiei i oculuiendotoxic;

- activarea unor factori ai coagulrii, care conduce la CID;

- activarea plasminei, cu apariia de hemoragii;- fixarea pe celule endoteliale cu, creterea permeabilitiivasculare.

n infecii cu bacterii gram-pozitive sau a.a.r., peptidoglicanul,

acizii teichoici i respectiv arabinogalactanul pot determinaefecte endotoxin-like.


56/56

Date post:	10-Feb-2018
Category:	Documents
Upload:	-
View:	239 times
Download:	0 times

Genetica Fact Patog-

Documents