+ All Categories
Home > Documents > Subiecte Rezolvate Micro

Subiecte Rezolvate Micro

Date post: 10-Sep-2015
Category:
Upload: pisi-mica
View: 129 times
Download: 16 times
Share this document with a friend
Description:
dsda
64
1. Obiectul de studiu al Microbiologiei, scurt istoric, subdomenii si perspectivele acestui domeniu. Obiectul de studiu al microbiologiei : microorganisme(microbi, germeni) Scurt istoric: Existenta microorganismelor a fost intuita din antichitate – Hypocrate 400 I.Hr. Barra 100 I.Hr. – malaria <-alterarea aerului Francastor sec XV – seminaria morbi <-patrund prin gura si nari si det imbolnavirea Antonie von Leeuwenhoek 1674 olandez – din probe de saliva si apa de plaoie a obs “animalcule” bacili mobili care nu au fost cons bacterii Karl Linne 1735 – a impartit organismele vii in 3 regnuri: animale, plante, “chaos” Louis Pasteur sec XIX – a stab principiile de baza ale microbiologiei; aerul este o sursa de microorganisme, infirmand teoria generatiei spontane facand un experim cu baloane cu gat de lebada; relatia bact patogene cu organismele gazda si mecanismele de aparare ale organismelor; imunologie; imunitatea este propr tuturor sist biologice impotriva subst straine; a pus bazele vaccinarii la animale si om prin agenti infectiosi modificati cu virulenta atenuata cu scopul instalarii starii de imunitate; a std boli ale animalelor, microorganisme fernentative; a produs vaccinul antirabic, fara sa descopere agentul virulent; a fondat institutul Pasteur din Paris; a demonstrat teoria fermentatiei in 1857 Robert Koch(Coh) – a definit conceptul de cultura pura de microorganisme derivata dintr-o cultura izolata; a introdus mediile de cultura naturale, solide, lichide; a izolat si cultivat microorganisme, permitand identificarea si clasificarea lor; a pus bazele microbiologiei experimentale moderne; in 1882-1883 a izolat Bacilul Koch, agent epiologic al tuberculozei umane=Mycobacterium tuberculosis; a izolat Bacillus anthracis la bovine si om(a dem teoria germenilor: la aparitia bolilor infectioase stau o sere de agenti infectiosi; a stab o secventa de etape necesare pt a putea face corespondenta dintre un ag infectios si o boala, secventa sn Postulatele lui Koch); a desc agentul patogen al holerei: Vibrio cholere; in 1905 a luat premiul Nobel pt medicina 1857-1914 – perioada de aur a microbiologiei, s-au desc specii de interes ecologic, agenti infectiosi virali, procese microbiene importante care au loc in mediul natural 1
Transcript

1. Obiectul de studiu al Microbiologiei, scurt istoric, subdomenii si perspectivele acestui domeniu.Obiectul de studiu al microbiologiei: microorganisme(microbi, germeni)

Scurt istoric: Existenta microorganismelor a fost intuita din antichitate Hypocrate 400 I.Hr.Barra 100 I.Hr. malaria notiunea este un concept integrator lipsit de valoare taxonomica. Principalele grupe de microorganisme:PK=Bacteria=MoneraEubacteria- bact adevarate, tipic constituite; se impart in bact gram neg si gram pozCyanobacteria sunt bact gram negative bacteriile albastre verziDomeniul Archaea asem mai mult cu EK decat cu bact la niv molecular-secventierea molec de ARNr 16S; sn si molec semantoforetice-au afinitati pt nise ecologice speciale, dpdv metabolic se impart in 3 grupe: Halofile, Termoacidofile, MetanogeneEK MicroalgeMicrofungi pot fi Levuri(Drojdii) sau filamentosi(Mucegaiuri)Protozoare Pozitia microorganismelor in sist de clasificare a lumii vii:Monera(Bacteria)=PKProtistaFungiPlantaeAnimalia

4. Conceptul de bacterie caracteristici structurale comparative ale celulelor PK si EK.Datorita dimensiunilor mici, bact se credeau a fi saci cu enzime sau celule cu nucleu f mare. Perfectionarea tehnicilor de citochimie- colorare selectiva a dif struct ale celulelor bacteriene, prin care au putut fi evidentiate la MO, apoi perfectionarea tehnicii in ME au dem ca structura cel bact nu este simpla si ca nu sunt cel cu cont omogen asa cum apareau la MO dat bazofilie intense a citoplasmei bacteriene, care det colorarea omogena a bact, mascand cel interne: ribozomi alc din ARNr si ARNm. Bacteriile prezinta structuri intraparietale si extraparietale. Structuri intraparietale: membrana plasmatica, citoplasma, nucleoid, plasmide, ribozomi, endospori, mezosomi, vacuole si incluzii, aparat fotosintetic . Structuri extraparietale: capsula si glicocalix, pili, fimbrii, curli-struct filamentoase ondulate, flageli. Nu toate structurile se gas in acelasi tip de cel. Unele sunt esentiale, altele adaptative si prez in anumite stadii de dezvoltare.

5. Conceptul de bacterie caracteristici fiziologice si alte modalitati de diferentiere a celulelor procariote si eucarioteMorfologie(forma):sferica = cocicilindrica = bacilispiralata(helicoidala): vibrioni, spirili, spirochetefilamentoasapatrataExista si forme rare de bacterii: care inmuguresc, pedunculare, cu apendici celulari/acelulariDimensiunea: - in medie 3-6m lung si 0,5-1m diam, cele mai mici bact apartin grupului Mycoplasma 125-200nm, cele mai mari bact au 10-20m lung; cele filamentoase ajung pana la 500m

6. Clasificarea bacteriilor in functie de prezenta si gradul de dezvoltare a peretelui celular. Structura si rolul mureinei.PC este structura bacteriana definitorie prin compozitia chimica si structura primara, sec si tertiara. Este considerat un marker biochimic pt PK. Este o structura bine def, rigida, cu grosime variabila 15-35 nm, care inconjoara cel bact, situata la supraf membranei plasmatice, fiind strabatuta de flageli la bacteriile mobile. Pentru clasificarea bacteriilor in fct de struct PC se utiliz 4 diviziuni:Div I: Firmicutes= bact gram poz; bact cu PC tare; se subimparte in Clasa Firmibacteria si clasa Thallobacteria(bact filamentoase den Actinobacteria)Div II: Gracilicutes= bact gram neg; bact cu PC fragil; se subimparte in: Clasa photobacteria-oxyphotobacteria(cyanobacteria=bact albastre-verzi)-anoxyphotobacteria: bact sulfuroase rosii, verzi, nesulfuroase rosii Clasa scotobacteriaDiv III: Tenericutes- bact cu PC moale - Clasa Mollicutes mycoplasme bact fara PC, numeroase si necultivabile; pot creste pe medii acelulare; membr plasmatica este unicul invelis celular si cont steroli, protejeaza bacteria de socul osmotic; au un polimorfism accentuat; au capacitatea de a traversa majoritatea filtrelor bacteriologice; prezente in nat sau om ca membri ai microbiotei normale sau ca specii patogene; speciile patogene sunt paraziti de suprafata; sunt tolerate dat asemanarii membranei lor plasmatice cu cea a cel gazda Div IV: Mendosicutes bact cu PC fals-Domeniul Archaea PC cont pseudomureina; lipidele membranare nu contin glicerol, ci ac c acetil talazaminouronic.

7. Structura peretelui celular la bacteriile Gram pozitive si particularitati conferite acestora.Bact gram pozitive au PC gros, omogen, rigid, alc din mai multe structuri suprapuse care contin mureina (peptidoglican/mucopeptid) in proportie de 80-90%; restul de 10-20% este alc din acizi teichoici si proteine; specia tip este Staphylococcus aureus.Mureina este un heteropolimer compus din 2 parti: peptidica si glicanica, care au struct specifice. Mureina este o struct rigida si form in jurul cel bact un sac de mureina; rigiditatea acesteia este relativa, deriva din prezenta legaturilor incrucisate din structura mureinei. Aceasta permite miscarile de flexiune ale spirochetelor. La bact patogene nr de legaturi incrucisate erte mai mare, acestea fiind mai rezistente la act lizozimului.Partea peptidica este alc din 4 peptide: L-Ala-D-Glu-L-R3-D-Ala. Natura aminoacidului din poz 3 poate fi dif: un aminoacid neutru ex: Ala. Acesta este un marker biochimic pe PK. Unitatile tetrapeptidice apartinand lanturilor gliconice adiacente sunt legate intre ele(interconectate) prin punti interpeptidice, alc din 5-6 resturi de aminoac, astfel incat mureina are o struct 3D in retea care inconjoara cel bact.Partea gliconica este alc din resturi alternante de n-acetilglucozamina(NAG) si ac N-acetil muramic. Legaturile chimice din struct mureinei sunt f compacte. Peretele celular al bacteriilor Gram pozitive este sensibil la actiunea lizozimului (enzima hidrolitica prezenta in lacrimi, mucus, saliva) care rupe legaturile dintre acidul N-acetil muramic si N-acetilglucozamina, autolizinelor bacteriene (enzime muralitice) care intervin in diviziunea celulei bacteriene, penicilinei care inhiba sinteza peptidoglicanului.Acizii theicoici intervin in special in cresterea si diviziunea celulei, iar la bact patogene constituie un factor de virulenta pt ca fac parte din categ genomica a adezinelor bacteriene, structuri sau componente parietale sau extraparietale, ce faciliteaza procesul de aderenta bacteriana la diferite substraturi. Aderenta este o etapa a oricarui proces infectios. Acizii theicoici intervin in virulenta si prin efectul antifagocitar. Ei reprezinta determinanti antigenici majori care stau la baza identificarii serologice a unor bacterii, fiind substante care, patrunse in organism, induc un raspuns specific din partea sistemului imun al organismului.Proteinele din PC: - formeaza stratul proteic S, prezent la eubacterii si arhebacterii; are rol de sita moleculara pt molecule si ioni; face parte din categ adezinelor; participa la det formelor cel bact; prezent si la unele sp de bact gram neg; are rol in aderenta si virulenta cel bact; dat structurii sale paraclistaline, are aplicatii practice biotehnologiceutiliz pt confectionarea de membrane de ultrafiltrare, ca matrice de imobilizare a macromoleculelor, la obt de vaccinuri subunitare peptidice; se fol ca adjudvanti pt obt de antigene artificiale si in nanotehnologii pt crearea de biosenzori.

8. Structura peretelui celular la bacteriile Gram negative si particularitati conferite acestora.Bacteriile gram negative sunt bacterii cu PC fragil. Specia tip este E. coli, habitatul natural este colonul. Este prezenta in microbiota normala. Exista si tulpini patogene. PCla bact gram neg cont mureina 8-10% si lipsesc acizii theicoici; apare membrana externa=copie a membranei plasmatice. PC are 2 componente de baza: complexul peptidoglican-glicoproteine si membrana externa. Grosimea PC variaza 2-5 nm.Membr ext cont fosfolipide 35%, proteine 15%, lipopolizaharide 50%-inserate in stratul extern de fosfolipide al membranei externe endotoxine specifice bacteriilor gram neg.Dintre proteinele prezente in membrana externa sunt: porine= proteine organiz in forma de trimeri, proteine transmembranare/ por cu diam de 1 nm prin care pot trece molec mici; au rol de efectori de fagi.Intre cele 2 membrane exista spatiul periplasmic care cont enzime(-lactanaza/penicilinaza, DN-aze si RN-aze, hidrolaze) si oligozaharide(rol in osmoreglare).

9. Exotoxine si endotoxine bacteriene; particularitati fizico-chimice si actiune biologica.Datorita stratului de mureina bact gram poz au o particularitate:sintetizeaza si elimina exotoxine si endotoxine. Bact patogene cu capacitate de producere de exotoxine= otravuri microbiene care influenteaza initierea si evolutia unei infectii, pt ca sinteza unei singure enzime poate face un organism sa fie virulent.Clostridium botulinum -> toxina botulinica det botulismul alimentar-> o intoxicatie datorata ingerarii de toxina preformata intr-un aliment contaminat; este o bact sporogena si anaeroba, cea mai puternica toxina biologica cunoscuta.Toxinele sunt de natura proteica si termolabile, sensibile la temp de 600C.Exotoxinele bact supuse temperaturii se transforma in anatoxine=toxoizi. In unele conditii isi pierd toxicitatea dar isi pastreaza omogenitatea. Anatoxinele pot fi utiliz ca vaccinuri.Toxina enterica este produsa de o bacterie gram negativa: Shigella dysentheriae Endotoxinele au caracter toxic; fac parte integranta din PC bacterian; nu sunt elib in med decat dupa moartea celulei.Deasupra membranei externe a bacililor Gram negativi se afla lipopolizaharidul de perete (LPS) sau endotoxina bacililor Gram negativi. LPS este o toxina termolabila care se elibereaza in mediul inconjurator numai dupa liza acestor bacterii, fiind foarte reactiva in organismul gazda. In structura lipopolizaharidului intra: lipidul A, miezul sau core si unitati monozaharidice repetitive. Lipidul A cu o structura particulara, responsabil de toxicitate: produce febra, activeaza mecanismele apararii antiinfectioase si, in exces, produce socul endotoxic cu evolutie grava, chiar fatala. Miezul sau core (polizaharid), numit si antigen R, comun tuturor bacteriilor Gram negative. Unitati monozaharidice repetitive (15-40) care sunt specifice de specie si tip si constituie antigenul O al bacteriilor Gram negative10. Semnificatia biologica a peretelui celular bacterian. Efectele indepartarii P.C. in laborator. asigura forma, rezistenta mecanica si osmotica a bacteriei;participa la diviziunea celulei si in cresterea acesteia, urmand membrana citoplasmatica in formarea septurilor transversale care separa celula mama in celule fiice; protoplastii si sferoplastii, lipsite de perete celular, nu se divid;stocheaza unele enzime in spatiul periplasmic la bacteriile Gram negative ce vor fi eliberate dupa necesitati;prezinta receptori pentru bacteriofagi (virusuri care paraziteaza bacteriile) prin proteinele de membrana externa, initiind infectia virala a celulei bacteriene;este sediul antigenelor de suprafata, fiind deci implicat in raspunsul imun al macroorganismului;este sediul unor factori de patogenitate;are rol in procesul de sporulare;reprezinta tinta de actiune pentru unele antibiotice si detergenti;Indepartarea PC in laborator: in mediu izoosmotic duce la formarea protoplastului(bact gram poz) si a sferoplastului(bact gram neg). Protoplastii sunt sensibili la variatiile Po dar pastreaza o serie de propr: capacit de protosinteza, de sinteza a ac nucleici, desf reat metab energetic. Viabilitatea lor se poate mentine pana la div. Pot replica un bacteriofag daca infectia s-a prod inainte de indepartarea PC. Poate avea loc si proc de regenerare a PC si revenirea la forma vegetativa normala. Ex subst fuziogena: polietilenglical la bact gram poz. Scop: cercetari de biochimie si metabolism microbian; se pot obt cel hibride care cont in mod tranzitoriu info genetica de la cele 2 specii, iar prin recombinarea lor-> bacterie cu propr superutile pt sinteza unor subst de interes.

11. Membrana plasmatica si citoplasma bacteriana: structura, compozitie chimica si functii.Structura: membr plasmatica este o formatiune structurala prez la toate cel; grosime 7,5-10nm; alc din dublu strat fosfolipidic cu proteine; din ea lipsesc sterolii(exceptie micoplastele); prezinta aceeasi functie ca plasmalema cel EK; are model de mozaic fluid.Functiile prot membranare: prot enzimatice ce participa la biosinteza invelisurilor celulare; proteine cu rol in transportul subst si schimburi; proteine transportoare de electroni cu rol in respiratia celulara; ATP-aza enzima cu rol in metab energetic.Functii: invelis celular; bariera osmotica; sediul sinergonului respirator si fotosintetic; suportul chemoraxiei, prez la niv sau chemoreceptori ce leaga molec cu rol in deplasarea orientata a bacteriilor-subst atractante sau repelente;sediul proc metabolice: sinteza exotoxinelor si exoenzimelor, la niv fetei ext a membr plasmatice; sinteza polipeptidelor.Citoplasma: este un sist coloidal alc din prot, glucide, lipide, sm, apa(70-80%); se afla in stare permanenta de gel, asigurand mentinerea genomului bact lipsit de membr nucleara in stare compacta; are struct granulara dat bogatiei de ribozoni care au un cont mare de ARN ribozomal; lipsesc proteinele ce alcatuiesc citoscheletul cel EK, exista o fora primitiva de citoschelet format dintr-o prot asem actinei.

12. Mezosomii bacterieni: structura si functii.Structura: sturcturi situate in reg centrala a cel; struct asem membr plasmatice; derivate din membr plasmatica prin invaginare; formarea lor reprez o modalitate de extindere a supraf membr plasmatice; sunt mai dezv la bact gram poz care sintetizeaza exoenzime si exotoxine.Dpdv morfologic pot fi: tubulari, veziculari, lamelari. Functii: prezinta pcte de conexiune cu mat genetic si intervine in replicarea acestiua; receptioneaza semnalele chim pt replicarea cromozomului; rol si in respiratie celulara; la niv lor are loc sinteza exoenzimelor si exotoxinelor specifice bact gram poz; se cons ca la niv lor patrund fragmente de ADN exogen.

13. Structura fizica si chimica a nucleoidului. Nucleoidul are struct asem nucleului cel EK, dar nu este delim de membr nucleara, este liber in zona citoplasmei den nucleoplasma. La MO nu poate fi obs prin colorare doar daca sunt supuse act RNA-zei sau prin hidroliza acida a ARN-ului. La m cu contrast de faza, cel bact apar cu o zona centrala mai clara in care pot fi obs filam subtiri, ondulate -> macromolec de ADN; invers fata de aspectul cel EK, unde cito este clara. La TEM zona centrala este electrono-transparenta, se pot vedea filam subtiri de ADN; zona plasmatica este electrono-densa; citoplasma este lipsita de organite celulare. Cu aj unor tehnici speciale s-a extras nucleoidul si s-a dem existenta unui sg cromozom la cel aflate in repaus; cel este haploida. Au fost evidentiate bact ce cont 2 crz: Vibrio cholera si Agrobacterium tumefacius.Cromozomul bacterian este alc dintr-o macromolec de ADN dublu catenara, circulara si covalent inchisa. Circularitatea crz bact este o condit obligatorie, astfel molec este protejata de act endonucleazelor ce act asupra capetelor libere ale molec de ADN; astfel este reglat si proc de replicare si se creeaza o tensiune in cadrul macromolec de ADN care modif comformatia spatiala a molec.S-au desc si czr lineari Borrelia bugdorferi; si plasmide lineare Streptomyces sp (antibiotice).La E. coli molec de ADN are lung de 1360 m si diam de 2,5nm; nucleoidul care vol de 1m3; bacilul are lung de 3 m; genomul contine: 3000-4000 gene, 4,7x106 pereche de baze, 1700 constanta sedimentare, greut molec 2,5x103 daltoni.Molecula de ADN este pliata dat unor proteine-> diam de aprox 35m; pliurile sunt suprarasucite (coiling) dat enz topoizomeraze-> diam de aproc 3m. Astfel rezulta un corpuscul compact cu diam de 1 m. Topoizomerazele participa la compactarea ADN, regleaza transcrierea, traducerea si replicarea. Datorita lipsei membranei nucleare, transcrierea si traducerea au loc in citoplasma si sunt cuplate.Structura chimica: cromozomul a fost disociat in:ADN(80%)ARNm (10%)proteine(10%: topoizomere si ARN polimeraza)

14. Gradul de ploidie a celulelor procariote. Notiunea de echivalent genomic. Functiile materialului nuclearGradul de ploidie al cel bact: dpdv al gradului de ploidie, cel bact este haploida are un singur set de gene care infl caracterele.Exista si cel bact in care s-au evidentiat 2,3,4 mase unite prin punti de ADN. Structura genetica a bact treb raportata la condit fiziologica a cel bact, care are 1 crz si este haploida: diviziunea cel bact este perfect reglata, exista o corelatie prfecta intre ritmul de replicare al crz si proc de div celulara.In conditii speciale apare un decalaj intre ritmul de replicare al crz si cel de crestere si diviziune a cel bact. Viteza de replicare nu poate sa scada sub o anumita valoare de timp. Celulele bact incearca sa intarzie div initiind cicluri suplimentare a molec de ADN => amplificare genica pentru vecinatatea originii replicarii.Echivalent genomic: notiune ce reprezinta raportul dintre cant de ADN din cel bact analizata si cantitatea de ADN dintr-o cel bact ideala. Exista bacterii cu 1.5 echivalenti genomici in natura: sol, intestin.Functiile materialului nuclear(cromozomal): Info genetica cromozomala este esentiala pt existenta celulelor bact si pt adaptarea lor in med nat. Cont gene care codifica struct, metabolismul(enzime implicate in caile de biosinteza si biodegradare) cel bact.Codifica struct mec de reglare prin struct functionale de tipul operonilor sau reglonilor.Contine gene ce asig potentialul de replicare si ereditate; contribuie la asig potentialului de crestere si modificare.Asigura potentialul de variabilitate genetica si evolutie prin dif mecanisme: capacit de mutageneza si reparare a erorilor,prin dif mec de transfer de mat genetic si de integrare a acestuia( conjugarea prin care se transfera gene plasmidiale, prin transformare care asig transferul genelor cromozomale si plasmidiale, prin transductie prin care se transfera gene fagice).

15. Structura genetica a cromosomului bacterian si reglarea sintezei enzimelor. Dpdv molecular, crz bact sn genofor sau lineom colinearitate a genelor; genele la bact se succed continuu, fara secvente non-informationale; au doar exoni.La bact din Dom Archaea s-au desc sp care codifica molec ARNt la halofile, termofile; la unele tulp de E. coli si la molec de ADN din mitocondrii la cloroplaste si cel EK s-au desc introni.Pe crz bact s-au desc situsuri de atasare la mezosomi sau membr plasm.La E. coli doar 90% sunt gene structurale; unit de struct si functie este operonul, alc din mai multe tipuri de gene: structurale si reglatoare.Gene structurale: codifica struct proteinelor secventa primara de aminoac; nu toate sunt functionale in acelasi timp; sunt supuse proc de reglare prin inductie si represie enzimatica; genele care intervin intr-o cale metabolica sunt dispuse in aceeasi ordine in care intra in reactie.Gene reglatoare: sunt in 2 regiuni operator si promotor; exista gene de reglare care codifica proteinele de tip represori, deoarece funct lor det stoparea activit genelor din regiunea operator a crz ; genele operator funct ca un receptor de semnale, sesizand prez in med a represorilor si a inductorilor; genele promotor sunt adiacente celor operator are loc initierea transcrierii info gen realiz de ARN polimeraza care se ataseaza de aceasta zona.Represia: diminueaza sinteza enzimelor necesare pt sinteza unui prod final al unei cai de biosinteza: cel de E. coli cultivate pe med fara aminoacizi vor sintetiza enz necesare cailor de sinteza ale aminoac respectivi; daca se introd un aminoac, calea sa de sinteza va fi represata; enzimele a caror sinteza este redusa la prez produsului final sn enzime represabile; subst care der represia sn corepresor.Inductia: asig activarea cailor metabolice care conduc la un anumit produs final. Ex: genele pt sinteza enzimelor necesare in metabolizarea lactozei, organizate in operonul Lac.-galactoza este o enzima inductibila sintetizata in prez lactozei; lactoza este substrat si inductor.Represia si inductia enzimatica sunt mecanisme adaptative cu rol in supravietuirea cel bact, in adaptarea la med si economia energetica a cel bact. Represia enzimatica - produsul final inhiba sinteza de noi enzime; reglarea se realiz la niv genetic, fata de inhibitia de tip feedback.Gene ce nu sunt supuse represiei si inductiei: cele care codifica enzime in orice conditii: gene constitutive.

16. Plasmidele: caracterizare generala si clasificare.Plasmidele sunt structuri intracitoplasmatice, invizibile la MO, evidentiate la TEM pe sect ultrafine. Prezente la bact, pot fi prezente si la Arhee si unele EK(drojdii). Contin informatia genetica extracromozomala accesorie, sn infoo gen de lux. Reprezinta 1-3% din info gen esentiala cromozomala. Sunt structuri fizice independente de crz, alc din molec de ADN dublucatenare, circulare si covalent inchise. Dpdv al struct fizico-chim, pot fi suprahelicale, in forma relaxata, oligomere, zale de lant(catenani). Molecula de ADN plasmidial are procentul guanina-citozina diferit de crz => info gen diferita. Replicarea plasmidelor nu este autonoma, se afla su bontrolul crz, mec de replicare este identic:semiconservativ.Nr plasmidelor/cel variaza: 1.40. Cele cu greutate moleculara mare sunt in nr mic; cele cu greut molec mica pot fi in nr mare, lucru explicabil prin controlul cromozomal, ce se poate realiz prin 3 cai:control absolut plasmide integrate in crzcontrol stringent nr plasmide/cel este mic(ex: plasmide F)control lax 40..50100 nr copii pt un timp scurt.Plasmidele cont gene structurale ce confera propr noi cel purtatoare. Genele imbunatatesc condit de viata ale cel, cont puncte de legare la mezosomi, pot cont elem genetice transpozabile. Exista aprox 1000 tipuri de plasmide. Clasificare in fct de propr conferite celulelor:plasmide F: confera caract de mascul cel bact; capabile sa init fen de conjugare(transfer de mat gen de la o bact donor la una receptoare)plasmide R: confera rezistenta la antibiotice, met grele, rad UVplasmide col: codifica sinteza unor antibiotice de tip special care sunt active pe tulpini ce apartin aceleiasi specii cu specia producatoare(spectru de activit limitat), sunt de nat proteica, den colicine; den actuala bacteriocineplasmide de patogenitate si virulenta: plasmide care codifica toxine sau adezine plasmide catabolice: codifica sinteza unor enz implicate in cai catabolice de degradareplasmide NIF: gene care codifica enzima implicata in N molecular sferic la bact fixatoare de azotClasificare dupa capacitatea de a initia proc de conjugare:plasmide conjugative: transmisibile/infectioase; au caract de conjugon/transperon; operonul TRA confera caract de mascul; cont gene ce controleaza proc de conjugare, det formarea cuplurilor de conjugare si alterarea supraf cel intr-o zona limitata a cel receptoare; isi controleaza transferul de la o cel la alta; dimens mari, cont 100 kilobazeplasmide neconjugative: nu cont operonul TRA, au dimens reduseClasificare dupa capacit de integrare in crz cel gazda:plasmide integrabile(episomale): plasmidele Fplasmide nonintegrabile: nu au fct episomalaClasificare dupa compatibilitate: mai multe plasmide dif pot coexista in aceeasi cel, in timp ce 2 plasmide identice sunt incompatibile plasmida rezidenta manif tendinta de a elim plasmida omoloaga nou patrunsa in cel.

17. Structura si functiile plasmidelor F.Functiile plasmidelor F:Plasmidele F contin operonul TRA alc din 14-15 gene, ce confera capacit de transfer de mat genetic prin conjugare, codificand si sinteza pililor de sex(canal de conjugare); contin secvente ce permit integrarea.

18. Plasmidele R: origine, structura si functii; mecanisme de rezistenta la antibiotice.Originea plasmidelor R:S-a dovedit ca nu antibioterapia a det aparitia genelor de rezistenta. Fen de antibioza reprez expresia unei rel de antagonism bacterian specific care se manifesta in mod natural intre speciile care traiesc in asociatiile mixte din nat.Microorg producatoare de antibiotice:actinomicete(Streptomyces) tetraciclina, streptomicina, eritromicina, cloranfenicoleubacterii din genul Bacillus B. subtilis(bacitrocina), B. polymixa(polimixine)fungii microscopici din genul Penicillum si CephalosporiumFunctiile plasmidelor R:Poseda determinanti genetici care confera rezistenta la antibiotice dar si alte subst inhibitoare ale cresterii: metale grele, rad UV. Au existenta f veche, au precedat introducerea antibioticelor. Antibioticele au contribuit la o selectie a tulpinilor bacteriene purtatoare de plasmide R. Plasmidele R sunt alc din 2 reg functionale distincte. Pot forma agregate plasmidiale rezultate prin recombinare. Pot cont elem genetice transpozabile. Tulpinile rezistente la antibiotice din clase dif sn multirezistente. Actiunea selectiva a antibioticelor se dat faptului ca au o tinta de act specifica la niv cel bact microbiene, spre deos de subst antiseptice si dezinfectante ce manif o act neselectiva.Prezenta plasmidelor R confera cel bact propr de a rezista la conc letale de antibiotic => dificultati in terapia antiinfectioasa.Mecanisme de rezistenta la antibiotice:producere de enzime ce inactiveaza antibioticele: -lactamaze(pelinicinaze, cefalosporine)cele ce modif struct aminoglicozidelor si cloram-fenicolului prin acetilare, adeninare, fosforilare(eritromicina poate fi inactivata, aminoglicozide:streptomicina, canamicina, neomicina), prot ribozomale, molec de ARN ribozomalscaderea permeabilitatii membranei plasmatice: nu mai poate fi atinsa o conc intracel suficienta, care devine ineficient. Rezistenta la -lactanice, tetraciclina, macrolide, quinolone. Modificari la nivelul porinelor, sinteza lor poate fi subexprimataeliminarea antibioticului prin pompe de eflux => antibioticele nu mai pot avea o conc suficienta: quinolone, tetracicline, sulfonamide emininarea activa si reducerea imunitatii tinteiutilizarea de catre bact a unei cai metabolice alternative celei perturbate de un antibiotic: nitrofurani19. Functiile plasmidelor (cu exceptia plasmidelor F si R).1.plasm de patogenitate si virulenta: toxina tetanica de la Clostridium tetanii este codoficata de o plasmida. Tulpinile de E.colu (EPEC)- o plasm de dimes mari care codifica un factor de colonizare(CFA)care asigura aderenta acestor celule. Codifica o enterotoxina si o hemolizina.2.Asigura sinteza unor antibiotici(Tetracilcilenele).3.Ptr sinteza unor constituienti structurali.4.Codificare bacteriana-pili de sex,vacuole cu gaz.5.Bact fixatoare de N(gen Rhizobium cu numeroase specii libere simbiotice)-la aceste sp exista o plasmida care asigura infectiozitatea celulelor de Rhizobium(capacitatea de a infecta plasmidele cu care fac simbioza).Exista si enzyme care asigura sinteza enzimei nitrogenaza=enzima inductibila sintetizata in lipsa N combinat din mediu.Este sintetizata dupa stabilirea relatiei de simbioza.Bact poate trai si libera6.Gene tumorigene(tumor inducing Ti) -> Agrobacterium tumefaciens(tumori radiculare la pomii fructiferi).7.Plasmide catabolice(ex:la gen Lactobacillus,genele ptr sinteza Beta galactozidazei si metabolizarea lactozei)au localizare plasmidiala.Alte plasmide catabolice pot contine gene implicate in biodegradarea subs greu degradabile,complexe inclusive a celor xenobiotice si au aplicatie in biotehnologie.

20. Semnificatia biologica generala a plasmidelor.Informatie genetica neesentiala extracromozomala, ce confera propr noi cel bact. Reprez o sursa de variabilitate genetica si evolutie. Plasmidele cu capacit de integrare in crz se pot transmite la descendenti; rxista si posibilit reversiei acestui proces excizia plasmidei. Exista si plasmide conjugative transmisibile se pot transmite intra si interspecific si intergeneric si intre bact gram neg si gram poz. Exista un flux genetic pe orizontala(intre indivizii aceleiasi comunitati) proces promiscuu =>exagerari: identitatea unei specii bact nu poate fi stab, dar s-a dem ca info gen esentiala definitorie pt o specie, pt un mecanism necun ramane neschimbata pe perioade lungi de timp. Info genetica extracromozomiala localiz la nivelul plasmidelor, dar si mutatiile, procesele de reglare a exprimarii genelor, de amplificare genica, de tranzitie det de adaptarea genetica rapida la med, care poate fi std cu aj tehnicilor de bio molec. Sub infl pres mediului, bact castiga si pierd continuu plasmide si propr; imprumuta gene de la cel aflate in proximitatea lor. In exologia microbiana acvatica a aparut conceptul ecogenetic; se focalizeaza asupra interact cel bact si a activit fiziologice.Plasmidele sunt ubicuitare(omniprezente) la bact din med acvatic si det adaptarea genetica rapida la med, contureaza conceptul ecogenetic.S-a dem ca transferul plasmidelor pe orizontala prin conjugare este frecvent in comunit bact de tipul biofilmelor mono sau multispecifice dezv pe toate tipurile de supraf in med nat. Se transmit si plasmide R prin acest mecanism.Au o serie de aplicatii practice in tehnologie ADN recombinat: utiliz ca vectori in care se insereaza gene de interes care vor fi transferate de la o cel bact la alta => plasmide hibride(provin de la sp care realiz in mod nat schimb de mat genetic), plasmide himere(provin de la sp care nu realiz in mod nat schimb de mat genetic).Se utiliz si in diverse biotehnologii pt dirijarea proc de sinteza si de amplificare a proc de transcriere si traducere a info gen protosinteza pt cresterea randamentului unor biotehnologii. 21. Ribozomii bacterieni: structura si functii.Ribozomii bacterieni sunt struct esentiale vizibile la TEM pe sect ultrafine. Sunt prezenti in masa citoplasmei, care are un aspect granular; au 20-25 nm diam. Sunt formatiuni sferic-ovalare, cu constanta de sedimentare 70 S. Sunt structuri ribonucleoproteice, alcatuite din 2 subunit( mica 30S si mare 50S). Subunitatea mica are forma de receptor de telefon asezat pe subunit mare. Cele 2 subunit se pot gasi in citoplasma in stare asociata sau in stare disociata, forma lor depinzand de conc ionilor de Mg in med. Subunit mica alc dintr-o molec ARNr 16S si 21 molec de prot S1-S21 . Subunitatea mare este alc din 2 molec ARNr (23S si 55S) si 34 molec prot L1-L34 cu rol in legarea ribozomilor de molec ARNm. In realiz arhitecturii crz, ribozomii au rol de matrita in primele faze ale asamblarii; de ele se ataseaza molec de prot; se form interact prot-prot dupa un model de la care nu exista abateri. Cele 2 subunit ribozomale prez zone bine conturate pt asocierea lor. Autoasamblarea in fct de necesitatile de moment ale cel este infl de condit de med. Aranjarea lor fixa permite formarea a aprox 500 rib/min; nr total de rib/cel aprox 15.000-100.000.Functiile ribozomilir: sinteza proteica traducerea info genetica transcrisa in molec de ARNm, ribozomii find considerati fabrici de proteine. ARNm, aminoac ARNt, situsuri A de atasare aminoacyl ARNt, situs B peptidil. Transcrierea si traducerea info genetice sunt cuplate; se desf in citoplasma. Pot fi izolati sau asociati in polisomi(5-50rib). Procesul are loc cu consum de energ rezultata din hidroliza molec de GTP.

22. Endosporul bacterian particularitati structurale si biochimice.Endosporul bact este o struct intraparietala, cu orig endogena. A fost considerat forma tipica si unica de spor. In prezent este considerat o struct imp implicata in rez bact la condit nefavorabile de med, asig supravietuirea speciilor bact sporogene. Nu are rol in multiplicare. Se cun si alte tipuri de spori: sporii actinobacteriilor, numiti spori de propagare/diseminare, au rol in multiplicarea bact. Considerat si o forma primitiva de diferentiere celulara la bact. Se diferentiaza, se formeaza in int unei cel vegetative numita sporange, endosporul avand propr speciale de rezistenta la fact de med nocivi dat unor propr struct si biochim deosebite. Sporogeneza este lim la o serie de eubacterii num sporogene, din grupul bacililor, la genul Clostridium bact anaerobe, la genul Bacillus bact aerobe, la genul Sporolactobacillus, la genul Desulfotomaculum din gr fiziologic al sulfat reducatorilor. Omniprezente in sol, prez in sedimente acvatice. Endosporul este f dif de sporange, fiind rezultatul unor modif structurale biochimice si biologice, ce caract sporogeneza. Celula vegetativa este cel activa dpdv metabolic. Sporul reprez o forma inerta dpdv metabolic, aflata in stare de criptobioza(cel vie cu viata f greu pusa in evidenta). Evidentierea microscopica a endosporului: preparate proaspat colorate, sau coloranti selectivi(verde Malachit). Struct sferic-ovalare cu diam 0,5-0,9m sau 1-1,5m. Dimend, forma si asezarea sporului in cel vegetativa reprez caract de specie si au rol in identif bact.Particularitatile struct ale endosporilor explica rezistenta mare la temp ridicate, rad UV.dpdv struct sporul cont urm componente:

dpdv biochim: absente enzimele cu rol metab implicate in resp celulara(ciclul Krebs si enzimele lantului transportor de electroni); prezente f putine enzime sintetizate de novo, sau provin din cel vegetativa, dar sunt modif, ramanand doar situsul catalitic, dar fiind inactive; prezinta aminoac cu sulf -> formarea puntilor disulfurice; contine o cant mare de ioni de Ca si Mg; prezinta ac dipicolinic sub forma dipicolinatului de Ca, fiind marker pt PK; absenta sintezei de macromolec; in spor predomina apa legata; mare rezistenta la fact de stres; sporogeneza este declansata de abs nutrientilor (C,N,P); fiecare etapa a sporogenezei(7-8) este controlata genetic de genele sporogene; procesul este ireversibil, dar la revenirea condit favorabile are loc reversia sporilor prin proc de germinare(3 etape):activare, germinare, crestere.

23. Semnificatia endosporului bacterian: ecologica, medicala, industriala.Semnificatia ecologica a endosporului: sporogeneza strategie adaptativa; forma primitiva de citodiferentiere; rezistenta la temp de 1800C, la disecatie, rad UV, antibiotice, antiseptice; forma de conservare a speciei; rol in supravietuirea si diseminarea bact in nat.Semnificatia medicala a endosporului: unele bact patogene sunt si sporogene specii ale genului Clostridium au circuit enteroteluric, produc toxine puternice ce det boli specifice:Closridium botulinum(toxina botulinica) specie satofa, nu se poate localiza la niv intestinului; bact este patogena si det botulismul alimentar intoxicatie det de ingerarea de toxina botulinica presintetizata in alimente contaminate; botulism infantil/botulism de plaga infectii cu toxina botulinica , prod paralizie flasca.Clostridium tetani tetanus pasmina contractie permanenta; neurotoxinaClostridium perfringens gangrena gazoasa infectie mixta/boala multifactoriala(se asociaza cu C. septicum, C. hystoliticum), topesc tes => gaze ce se acumuleaza in tes, prod tumefierea zonei, la palpare-sunet de deplasare a gazelor; se prod necroza tes. Pot fi si agenti etiologici ai toxiinfectiilor alimentare.Semnificatia industriala a endosporului: industria alimentara sporii pot fi cauza alterarii alim + intoxicatii alimind farmaceutica in timpul sporularii se sintetiz antibiotice(sp Bacillus) ca si proteinaze agricultura exista specii si tulpini de bac num endomocide se form incluziuni ce reprez pretoxine ce se transf in toxina activa la pH alcalin(10): tubul digestiv al insectelor toxina det fen de paralizie si moarte Bacillus thuringiensis => produs comercial num Thuringin, utiliz pt combaterea insectelor defoliatoare(omizi) si a tantarilor Clostridium pasteurianum sp fixatoare de azot, in straturile profunde ale solului si in solurile inundate

24. Vacuolele si aparatul fotosintetic bacterian: caracteristici generale si semnificatie biologica.Vacuolele si incluziile sunt structuri intraparietale..Vacuolele: au 0,3-0,5 m diam, sferice, mai putin refringente decat citoplasma; apar in per de crestere activa; sunt delimitate de invelisul lipoproteic num tonoplast.Semnificatia biologica a vacuolelor: sunt structuri permanente sau aparute denovo in anumite condit de med si in etapa premergatoare formarii incluziilor; au rol in reglarea Po si depozitarea subst de rezerva.Vacuolele cu gaze sn aerosomi sau corpi de flotatie delim de invelis proteic; sinteza lor este asig de gene plasmidiale; prezente la PK (bact acvatice imobile: cianobact, bact fotosintetizante rosii si verzi, halobacterii).Semnificatia biologica a vacuolelor cu gaze: asig deplasarea pe verticala a bact; protectie fata de rad UV a struct sensibile(nucleoid, aparat fotosintetic); efect de ecranare si dispersie a rad; reglarea rap Suprafata-Volum.Aparatul fotosintetic: structuri membranare ce part la conversia energ lum in energ chim; spre deos de cel EK fotosintetizante, la PK aparatul fotosintetic este localiz la niv membr plasmatice, care prez invaginari(vezicule si lamele) cu sau fara leg cu membrana.Clasificarea bact fotosintetizante(=fotobacterii):bact sulfuroase rosii Chromaticeae fotosint anoxigenica, pigm bacterio-clorofila;bact rosii nesulfuroase Phodospirillaceae - fotosint anoxigenica, pigm bacterio-clorofila;bact sulfuroase verzi Chlorobacteriaceae - fotosint anoxigenica, pigm bacterio-clorofila;Cyanobacteria fotosinteza oxigenica; pigm fotosintetizanti:clorofila a, c, d, e, prezenti in saci membranari numiti tilacoizi unde sunt localizati centrii de reactie si enzimele lantuluitransportor; cont si pigm accesorii, cromoproteine si ficobiline(ficocianina).Datorita diversitatii pigmentilor, toate reg spectrului lum sunt abs si utiliz in react fotochim, cu exceptia rad IR. Utilizarea complementara a spectrului luminii in care cyanobacteriile si algele verzi ocupa reg mijlocie, iar bact cele 2 extremit are semnif ecologica imp: in habitatele in care convietuiesc algele si cyanobact se dezv la suprat apelor, iar bact fotosint anoxigenice se dezv sub stratul de alge. Utiliz eficienta a spectrului lum este imp in apele adanci, unde microorg fotosintetizante sunt singurii producatori primari care sustin lanturile trofice.

25. Incluziile microorganismelor: clasificare, exemple si semnificatie biologica.Incluziile sau granulatiile citoplasmatice sunt structuri accesorii vizibile la MO ca forme sferic-ovalare de dimens variate(50-100nm), refringente pe preparate proaspete; pe frotiuri apar col dif in fct de nat lor chim; structuri inerte care apar in cel bact la sf per de crestere activa; prezenta si nr lor dep de cond de med(conc nutrientilor) dar si de un anumit dezechilibru intre elem biogene(C si N); reprezinta acumulari de mat de rezerva, sunt alc din subst polimerice insolubile; unele sunt prezente la un nr f mare de specii, altele reprez caract utile identificarii.Clasificare: dupa compozitia chimica, incluziile pot fi organice sau anorganice; fiecare poate cuprinde incluzii alc din subst polimerice si subst simple.Exemple de incluzii organice: polimerice: - glucidice(amidon,glicogen) - lipidice(PHP) - proteice(incluzii parasporale) simple carboxizomi: cont o enzima 1,5-ribulozodifosfat carboxilaza; prez la org fototrofe ce fixeaza pe calea fosfatilorExemple de incluzii anorganice polimerice volutina: polimetafosfat(incluziuni metacromatice - se col rosu cu colorant albastru) simple S, CaCO3, magnetita Fe3O4(magnetosomi)Magnetosomii incluziuni formate din magnetita; reprez o busola biomagnetica care orienteaza deplasarea bact in emisfera sudica spre supraf apei; bact pot fi spirili, coci, vibrioni gram neg, heterotrofe, microaerofile sau anaerobe; izolate din sedim marine, prin introd in med a magnetilor permanenti; sinteza si functionarea lor explica formarea granulelor de magnetita la insecte, pasari, reptile, delfini, moluste.Semnificatia biologica a incluziilor:rol de rezerva: subst inerte ce au prezenta corelata cu activit metabolica a cel bact; prez infl de dezech C/N; dispar din cel in med sarace in nutrienti sau cand rap C/N se normalizeaza, fiind incluse in circ metabolic; rol in adaptarea la mediurol de protectie fata de socul osmotic(incluziile polimerice): prin plimerizarea glucozei Po revine la normal; protectie fata de acidifierea excesiva a med intern(polimeri de ac butiric); prin polimerizarea ac, pH-ul med intern se stabilizeaza.

26. Capsula bacteriana si glicocalixul: organizare, compozitie chimica, semnificatie biologica si utilizari practice ale exopolizaharidelor bacteriene.Capsula: - unele bact au propr de a sintetiza subst de nat polizaharidica; poate fi alc si din polipeptide sau poate fi mixta(Bacillus antracis); EPS- extracellular polymeric substances in fct de structura si raportul acestui mat in cel bact, capsula poate prezenta mai multe forme: microcapsula, capsula pp-zisa, strat mucos, zooglee(microcolonii ce genereaza biofilme).Pe med de cult, cel bact capsulate det caracterele de cultura: pe med lichide caracter vascos, siropos; pe med solide caracter mucoid(lucioase, aspect umed) sau caracter higroscopic(se hidrateaza puternic).Polizaharidele capsulare pot fi alc dintr-o varietate mare de izomeri de hexoze si acizi uronici, secventa este f variabila si specifica pt ca este codificata genetic, ofera personalitate biochimica si antigenica; pot fi identif serologic prin react antigeni-anticorpi.Semnificatia biologica a capsulei: nu face parte integranta din cel bact; rezulta din activit metabolica a bact; poate fi indepartata fara a afecta viabilitatea cel.Confeta celulei particularitati si avantaje: protejeaza cel bact de efectul disecatiei; reprez un rezervor de mat de rezerva din med si de metaboliti; la bact patogene este un fact de virulenta; are efect antifagocitar efect chimiotactic negativ fata de fagocite, se opun inglobarii; prez fen variatiei antigenice a polizaharidelor capsulare; rol in form agregatelor solului; transfer de mat genetic; prez subst emulsifiante.Homopilizaharide: dextran si curtlanDextran= polimer de dextroglucoza utilizat in sol perfuzabile pt refacerea volemiei, pansament al plagilor.(Leuconostoc mesenteroides)Curtlan in sol apoase form un gel elastic ireversibil, intra in comp alim hipocalorice.Heteropolizaharide: xsantan si alginatiXsantan = unitati de ac uronic, maluronic, glucoronic; stabilizator lactate, agent de gelificare; in procesul de floculare a apei uzate; in ind petrolului, pt recuperarea sec si tertiara a petrolului brut (Xanthomonas campestris)Alginati Pseudomonas aeruginosa; Azotobacter sp bact fixatoare de azot libere, ind farmaceutica si cosmetica(creme), ind textila, alim, silvicultura.Glicocalixul: de nat glucidica, se prez sub forma unor mase de polifilamente; la suprafata cel bact( gram poz-straturile superficiale de mureina; gram neg-stratul ext al lipopolizaharidelor); implicat in proc de aderenta la niv de suporturi; evidentiat la prima izolare sau la cel aflate in med nat; se obs la ME; part la formarea comunit microbiene(biofilme); structura cu implicatii imp in formarea unui biofilm tipic placa dentara proces cu multe etape, care implica multe specii microbiene(sp colonizatoare timpurii , specii pioniere); intre cel ce part la form placii dentare se form aderenta si intre ele; fact etiologici implicati in cariogeneza( prin fermentarea alim => resturi care ataca smaltul dentar); streptococii prod glucani initial solubili favorizati de glucozil-transferaza sau insolubili, care intaresc adeziunea, iar bact nu pot fi indepartate cu usurinta.In timp matricea biofilmului capteaza si ioni si capata consistenta dura => tartru.

27. Pilii si fimbriile: structura si semnificatie biologica.Structuri de tip fibrilar canalicular, fara rol in locomotie(neflagelate).pilii prezenti la bact care poseda plasmide cu caracter de conjugon; 1-10 pili/cel; alcatuiti din prot pilina; au pe supraf lor receptori pt fagifimbriile alc din prot fibrilina codificata de gene cromozomale; nu au receptori pt fagi; nu au rol de canale de conjugare; implicate in fen de aderenta; mai numerosi ca pilii (1000/cel); dimens variabile; rol in absorbtia nutrientilor; la bact patogene reprez fact de virulenta, favorizeaza prinderea de substraturi, evita expulzia bact prin mec fiziologice la niv mucoaselor; au si efect antifagocitar; prezinta la bact patogene fen al variatiei de faza.

28. Aderenta bacteriana: mecanism, etape , semnificatie.Au fost distinse doua faze in atasarea bacteriilor marine la suprafetele de sticla. Prima faza - reversibila si consta intr-o asociere slaba in care bacteriile erau mentinute in vecinatatea suprafetei prin forte slabe London - van der Waals. A doua faza - ireversibila, era dependenta de timp si implica sinteza de catre bacterii a unor fibrile extracelulare polimerice pentru a lega cele doua suprafete si astfel, a invinge forta repulsiei electrostatice.Adeziunea specifica a anumitor microorganisme la anumite suprafete implica si interactiuni intre molecule complementare de pe suprafetele microorganismelor si suprafetele de atasare. Adeziunea bacteriilor la celulele animale se realizeaza prin acest mecanism. Bacteriile poseda pe suprafata lor molecule de legare (adeziae), care sunt capabile sa interactioneze stereospecific cu receptorii de pe membranele celulelor gazda intr-o maniera similara interactiunilor antigen - anticorp sau lectine vegetale - glucide. Cand aceasta interactiune este realizata, atasarea este virtual ireversibila in conditii fiziologice.Etape:1.Etapa de transport- deplasare a microorganismelor din med la supraf substratului, care se poate realiz prin 3 mecanisme dif:a.Deplasarea prin difuziune consecinta a misc browniene a celb.Deplasarea prin curenti de convectie circulatia lich in care sunt suspendate bactc.Miscarea activa, cea mai rapida, poate det contacte intamplatoare sau orientate chemotactic catre nutrientii sedimentati pe diverse supraf2.Etapa de adeziune initiala reversibila, in sensul unei depuneri pe supraf-suport, cu mentinerea misc browniene si flagelare si cu pos de indepartare prin propria mobilitate sau prin agitare usoara.3.Etapa de legare ireversibila permanenta, incetarea misc browniene si pos indepartarii bact aderente numai sub act unor forte put de agitare; se realiz la dist f mici de PC si numai cand interact de la distanta sunt dominate de fortele atractive; adeziunea este favorizata de prezenta polizaharidelor extracelulare si a glicoproteinelor preformate sau nou sintetizate pe supraf cel care adera. Adeziunea este fav de prezenta adezinelor.4.Etapa de colonizare dupa legarea ferma, bact incep sa creasca si sa se inmulteasca; cel legate ireversibil de substrat form un monostrat continuu care acopera toata supraf substratului, iar cele legate intre ele si de substrat form microcolonii si biofilme. Biofilmele dev stratificate si pot fi colonizate si de alte specii. Se adauga polimeri specifici cu struct reticulata sau fibrilara, care ancoreaza suplimentar biofilmul. Cand biofilmul dev suficient de gros, straturile profunde dev anaerobe; treptat cel bazale sunt infometate si pot sa moara sau sa se lizeze. Biofilmul se poate destabiliza, desprinzandu-se de pe supraf solide. Aderenta cel bact si form de microcolonii reprez o etapa f imp in evolutia anumitor infectii

29. Biofilme microbiene: arhitectura si proprietatile celulelor din biofilme.Biofilm = o comunitate microbiana sesila alc din cel atasate ireversibil la substrat, inglobate intr-o matrice de subst polimerice extracel produse de celule, care prezinta un fenotip modificat, in privinta ratei de crestere si a transcrierii genelor.Arhitectura si propr biofilmelor: bact aderente sunt fenotipic profund dif de bact aflate in suspensie; aderenta det modif exprimarii genelor; fiecare bact din biofilm traieste intr-o micronisa, intr-o comunitate microbiana complexa similara unui tes primitiv form din cel inglobate intr-o matrice polizaharidica cu arhitectura complexa(prezente struct de tipul coloanelor si ciupercilor printre care circula nutrienti si metaboliti)Microorg componente ale unui biofilm sunt mai rezistente la subst antimicrobiene si la mecanismele imunitare ale gazdei = rezistenta comportamentala, fenotipica, toleranta:aderenta la substrat si agregarea bact intre ele, prin exopolimerii secretati care prot celenzimele degradativecel cu rate de crestere dif, dormante sau persistente, latente metabolic, ce nu pot fi distruse de antibioticele ce au ca tinta de act dif reactii metabolice, eficient pe cel in suspensie, vor reface biofilmul si vor det o recidiva a infectieimodificari la nivel geneticIntre bact biofilmelor exista proc de comunicare si de detectare a densitatii celulare. Moleculele de semnalizare intercel sunt den autoinductori peptide la bact gram poz, homoserinlactone(HSL) la bact gram neg si molec de A1-2la ambele tipuri de bact. La densitati populationale suficiente, aceste molec ating un prag critic de conc, necesar pt activarea/inhibarea genelor mecanism quorum sensing (QS).

30. Semnificatia medicala, ecologica, biotehnologica a biofilmelor.Semnificatia medicala: Capacitatea bact de a adera impiedica indepartarea lor prin mecanisme fizice si fiziologice, avand un rol esential in declansarea procesului infectios.Capacitatea bacteriilor de a adera impiedica indepartarea lor prin mecanisme fizice si fiziologice. Are un rol esential in declansarea procesului infectios.Un factor agravant al infectiei, dar cu val adaptativa pt bact este capacitatea fimbriilor de a suferi variatii => capacitatea de a evita act anticorpilor, cu specificitate fata de adezinele exprimate intr-o faza anterioara.La Pseudomonas aeruginosa a fost descris un mec reglator al exprimarii genelor, den autionductie sau quorum sensing; acest sistem permite unei populatii bact sa-si monitorizeze densitatea, cu scopul de a permite initierea unor procese dependente de densitate.Aderenta si formare de biofilme pe dif substraturi confera cel rezistenta la mec de aparare ale gazdei: specifice(anticorpi) si nespecifice(mecanisme de clearance, lizozim, fagocite).Aderenta prin intermediul glicocalixului: dupa ce dif sp de streptococi colonizeaza dif supraf ale cavit bucale, polizah excretate intaresc aderenta, ducand la aparitia placii dentare.Bacteriile din biofilme det infectii cronice rezistente la antibioterapie. Procesul de aderenta are efecte de persistenta a bact pe dispozitivele medicale si pe tevile de apa contaminate. Ex Legionella pneumophila- biohazard infectios. Metode de combatere a biofilmelor: noi agenti de penetrare a biofilmelor( in fct de param conc min de eradicare a biofilmelor=CMEB); combinatii noi de antibiotice; vaccinuri noi antiadezine; inhibitori de QS; alternative ecologice(probiotice, prebiotice, bacteriofagi).Semnificatia ecologica: biodegradarea subst organice greu biodegradabile sau xenobiotice de catre biofilme multispecifice, ce elim in med enzime dif, cu efect sinergic; bact aderate de substraturi sunt avantajate si de functia glicocalixului, care captureaza si elimereaza molec care pot fi utiliz in metabolism; microfibrilele absorb nutrienti, crescand randamentul de utilizare Semnificatio biotehnologica: celulele imobilizate au randamentul cel mai mare de producere a reactiilor de biosinteza sau de catabolism =>exista metode de stimulare a aderentei microorganismelor la supraf unui bioreactor, pt producerea unor subst de interes cu randament sporit.

31. Flagelul bacterian: morfologie, compozitie chimica, structura si functii.Flagelii bacterieni sunt organite de locomotie filamentoase (lat. flagellum = bici), unice sau multiple, care asigura mobilitatea si chemotaxia procariotelor. Sunt echivalentul cililor si flagelilor de tip eucariot, dar, spre deosebire de acestia (care au o structura sintetizata in formula (2x9+2), flagelii bacterieni sunt tubulari, cu lungime variabila (20-70m) si constituiti dintr-o proteina specifica numita flagelina. Morfogeneza flagelului este un proces complex, controlat de gene numeroase (>40).Prezenta/absenta, numarul si aranjarea flagelilor sunt caracteristici de specie, utile taxonomiei bacteriene; astfel exista bacterii neflagelate sau atriche, bacterii flagelate cu flageli polari (unici mono- si bipolari sau in manunchiuri, respectiv bacterii monotriche, amfitriche, lofotriche) si flageli pericelulari (celule peritriche).Datorit diametrului mic (in medie 20 nm), la microscopul optic se evidentiaza doar prin tehnici speciale de colorare, bazate pe ngrosarea filamentului flagelar prin depunere de coloranti, dar la microscopul electronic de transmisie (MET) flagelul se evidentiaza ca o structura cu arhitectura complexa, fiind alcatuit din: filament, crlig i corp bazal.1. Filamentul este o structura semirigida helicala si tubulara (= 3nm). Unitatea structurala de baza a filamentului este o proteina specifica globulara, respectiv monomerii de flagelina, sintetizati in celula si depusi la extremitatea libera a flagelului, dupa o simetrie helicala, prin autoasamblare.1. Carligul este tubular, curbat, are rol de articulatie flexibila universala (denumirea sugereaza ca aceasta structura are echivalent in tehnica). Flexibilitatea permite filamentului sa aiba o asezare perpendiculara pe suprafata peretelui celular si rotirea in asociatie a flagelilor multipli. Crligul face legatura intre filament si corpul bazal al flagelului. Mecanismul articulatiei crlig - filament permite rotatia cu 3600 a filamentului, care se mic asemenea unei elice, aceasta miscare rotatorie fiind un caz unic in biologie.1. Corpul bazal consta dintr-un ax conectat la carlig si o serie de discuri care ancoreaza flagelul de peretele celular si membrana plasmatica; are rol determinant in mobilitatea bacteriilor prin inducerea rotatiei filamentului. Corpul bazal are o structura diferita la bacteriile Gram-pozitive (2 discuri suprapuse) si Gram-negative (4 discuri suprapuse).La bacteriile Gram-pozitive corpul bazal este constituit dintr-o pereche de discuri MS-C, localizate in membrana plasmatica si respectiv in citoplasma.La bacteriile Gram-negative corpul bazal este constituit dintr-o pereche de discuri, respectiv discul MS (localizat in membrana plasmatica) si discul C (in citoplasma) si o pereche de discuri localizata in peretele celular, respectiv discul P (ancorat in stratul de peptidoglican din spatiul periplasmic) si discul L, inserat in stratul de LPS din membrana externa. Toate discurile sunt strabatute de piesa centrala cilindrica numit ax, care se continua cu carligul (fig. 1).In jurul discurilor MS-C se ataseaza lateral molecule de proteine Mot, formnd un manson in jurul discurilor, care functioneaza genernd cuplul motor pentru rotatia flagelului, pus in miscare de forta proton-motrice (rezultata din procese chemo-osmotice). Fluxul de H+ din membrana plasmatica strabate canalul dintre proteinele Mot si discurile bazale si le incarca electrostatic, proteinele Mot avnd rol de stator al motorului rotativ si imprimnd rotatia corpului bazal. Proteinele Fli actioneaza ca un comutator al motorului care imprima flagelului fie o miscare de rotatie in sensul acelor de ceasornic, fie invers, ca si oprirea rotatiei flagelului si deplasarii celulei bacteriene. Filamentul se roteste ca o elice, cu pna la 40.000 rotatii/minut, propulsnd celula. Viteza relativa de deplasare a bacteriilor (raportata la lungimea corpului lor) este foarte mare, fiind de 20-80 m/sec, de 50 ori sau mai mult fata de lungimea corpului, depasind viteza oricarui animal terestru sau acvatic.In functie de semnalele receptionate din mediu (substante atractante si repelente) si prelucrate intracelular, este elaborat un raspuns comportamental, discurile MS-C imprimnd rotatia flagelului intr-un sens sau celalalt. Functia flagelului este asociata fenomenului de chemotaxie, de deplasare orientata a bacteriilor in functie de gradientul de concentratie al diferitelor substante din mediu. Nutrientii, O2 (pentru bacteriile aerobe) reprezinta substante atractante, determinnd apropierea bacteriilor, iar substantele potential daunatoare, repelente, determina indepartarea bacteriilor. Intr-un mediu neutru, bacteriile se misca dezordonat, dupa inaintare in linie dreapta, se rostogolesc si pornesc in alta directie. Intr-un mediu atractant, bacteriile se misca preponderent in linie dreapta (flagelul se misca in sens antiorar, imprimnd o miscare de inaintare), iar rotatia flagelului in sens orar determina rostogolirea bacteriilor.Chemotaxia la bacterii asigura raspunsuri comportamentale specifice actionate chimic, al caror suport structural este asigurat de prezenta chemoreceptorilor din membrana plasmatica proteine senzoriale metil-acceptoare ce actioneaza ca transductori de semnale (proteine transmembranare). Semnalele ajung la o proteina transductor din membrana plasmatica si apoi la o proteina citoplasmatica reglator a raspunsului, care influenteaza activitatea flagelului.S-a demonstrat ca flagelul este un organit care percepe contactul cu o suprafaa datorit ncetinirii sau opririi rotaiei sale, mecanismul transmiterii acestui semnal fiind inca necunoscut (Prigent-Combaret, 1999), dar implicat in semnalizarea intracelulara si reglarea exprimarii genelor. Asa se explica de exemplu, modificarea exprimarii genelor la celulele aderate la un substrat (celular sau inert) pe care dezvolta un biofilm. Pentru intelegerea acestui mecanism de semnalizare este eseniala identificarea parametrilor interfeei solid- lichid care s fie suficient de diferii n raport cu mediul lichid, pentru a informa bacteria de contactul cu suprafaa, cum ar fi osmolaritatea mediului sau pH-ul extracelular. Se pare ca acumularea moleculelor ncrcate electric (ioni, protoni) la interfaa lichid-solid ar fi suficient pentru a informa bacteria de proximitatea unei suprafee.Functiile flagelului:1. mobilitatea si chemotaxia sunt supuse reglarii si au valoare adaptativa; flagelul si chemoreceptorii/senzorii au capacitatea de a converti stimulii senzoriali in raspunsuri comportamentale; se poate afirma ca, din acest punct de vedere, celulele bacteriene dispun de un sistem rudimentar de prelucrare a informatiei;1. fototaxia bacteriilor fotosintetizante poate fi considerata ca un precursor al sistemlor vizuale;1. factor de virulenta la bacteriile patogene: - rol antifagocitar (prin evitarea contactului cu membrana fagocitelor si a inglobarii de catre aceste celule cu rol important in apararea nespecifica a gazdei); - rol in aderenta la substratul celular sensibil, indirect, prin faptul ca favorizeaza strabaterea stratului de mucus, bacteriile ajungnd astfel in contact cu celulele epiteliale ale mucoaselor si adernd la receptorii specifici (de ex., Helicobacter pylori)- rol de Ag in identificarea serologica.

32. Metabolismul microbian si caile metabolice.

Reprezint totalitatea reaciilor biochimice implicate n activitile biologice ale microorganismelor, prin care acestea preiau din mediu energie i elemente chimice biogene (ca atare sau sub forma unor combinaii) i le utilizeaz n reacii de biosintez, n reacii de biodegradare i producere de energie, ca i pentru cretere i alte activiti fiziologice (procese de transport transmembranar, mobilitate, bioluminiscen etc.).Substanele sunt preluate din mediu prin procese de transport pasiv sau activ (cu consum de energie) i dup natura lor, sunt transformate n constitueni celulari, produi de metabolism ce pot fi secretai), energie. Aceste reacii metabolice se desfoar la microorganisme n general i la bacterii n special, cu respectarea unui principiu fundamental n biologie, respectiv principiul economiei i optimalitii sau al eficienei maxime, nsemnnd c reaciile decurg cu consum minim de energie i utilizarea sa maxim pentru biosinteze, din care rezult un numr mare de celule n unitatea de timp. Multiplicarea rapid i consecutiv existena n numr foarte mare reprezint condiia fundamental pentru supravieuirea n natur, fiind principalul mecanism de competiie cu alte organisme asociate, ca i de rezisten fa de condiile nefavorabile de mediu. Metabolismul este un proces ciclic autoreglat, datorit unor reacii chimice speciale (pace maker reactions Krebs i Kornberg, 1957) de reglare a ritmului de producere a reaciilor diferitelor ci metabolice, cu rol n meninerea stabilitii celulelor.Studiul metabolismului microbian este important din punct de vedere teoretic, pentru intelegerea proceselor fiziologice microbiene, ca i din punct de vedere practic, pentru dezvoltarea unor tehnici de laborator destinate stimularii/ inhibrii metabolismului i creterii microorganismelor si transferul tehnologic al acestor procedee n subdomenii ale microbiologiei generale, cum ar fi biotehnologia, microecologia, microbiologia medicala.

Cile metaboliceSunt secvene de reacii metabolice n mai multe trepte, fiecare treapt fiind catalizat de o enzim specific. In cadrul unei ci metabolice, substratul metabolic este transformat n produi intermediari i acetia n produs final. O cale metabolic individual se poate manifesta n mai multe moduri: linear, ciclic sau ramificat.Metabolismul microbian se realizeaz pe 2 ci metabolice principale:I) reacii de catabolism = biodegradare, cu eliberarea de energie = reacii exergonice;II) reacii de anabolism = biosintez, realizate cu consum de energie = reacii endergonice.Din punct de vedere funcional, cele 2 tipuri de ci metabolice sunt interconectate, deoarece energia i o parte din produii rezultai din reaciile de catabolism sunt folosii ca energie i produi intermediari n reaciile de anabolism. Prin urmare, cile metabolice centrale care elibereaz energie, pot furniza i precursori pentru alte ci metabolice, aceste ci fiind numite ci amfibolice (auxiliare).Cile anaplerotice sunt tot ci auxiliare ce apar atunci cand desfurarea unei ci metabolice principale este blocat datorit utilizrii produilor intermediari n alte ci metabolice. Cile anaplerotice au o semnificaie deosebit fiind ci de reaprovizionare cu produi intermediari, rezultai dintr-o alte cale, a unei ci metabolice principale, evitnd blocarea acesteia.Funcionarea i interaciunea celor patru tipuri de ci sunt perfect coordonate n celul, astfel nct aceasta s funcioneze cu randament optim.

I. Cile catabolice = catabolismul = Metabolismul energeticCile catabolice = de dezasimilaie = catabolismul reprezint o succesiune de reacii biochimice implicate n degradarea nutrienilor i eliberearea de energie necesar pentru funcionarea celorlalte ci metabolice i altor activiti fiziologice ale celulei.Cile catabolice au loc n 3 faze succesive (Kornberg, 1965):Faza 1: macromoleculele sunt descompuse enzimatic n uniti de baz: proteinele AA, lipidele acizi grai i glicerol, glucidele monoglucide;- are loc frecvent la exteriorul celulei bacteriene, fiind realizat de exoenzime. Din aceste reacii se elibereaz ~1% din energia total a macromoleculei, inaccesibil celulei, fiind eliberat sub form de cldur.Faza 2: moleculele rezultate n faza precedent sunt degradate incomplet, eliberand 1/3 din E total, cu producrea, n afar de CO2 + H2O, a unui numr mic(12) de produi de importan esenial n metabolism, numii intermediari metabolici ai cilor metabolice centrale. Aceti compui sunt aceiai la toate organismele, o dovad a unitii metabolice n lumea vie. De ex., aminoacizii sunt utilizai pe ci diferite i catabolismul lor conduce la formarea de acetil-CoA sau intermediari ai ciclului acizilor tricarboxilici = ciclul Krebs.Faza 3: se deruleaz diferit, n funcie de tipul respirator al microorganismului considerat, astfel:- la microorganismele aerobe, care pot degrada substratul integral pn la CO2 + H2O, calea major de desfurare i eliberare de energie este ciclul Krebs, cuplat cu fosforilarea oxidativ i eliberarea unei mari cantiti de energie, stocata in ATP.- microorganismele anaerobe (sau n lipsa relativ a O2 molecular), urmeaz calea fermentaiei (alcoolic, lactic, butiric, propionic etc.) ai crei produi de degradare servesc ca donori sau acceptori de electroni i H+ n reacii de oxido-reducere cuplate, care elibereaz o cantitate mic de energie ( mic). Degradarea se face printr-o serie de reacii n care o substan D cu rol de donor de e-/ H+ se oxideaz i o alt substan A cu rol de acceptor de e-/H+ se reduce.Procesul de degradare a nutrienilor prin reacii de oxidoreducere biologic se numete respiraie celular.

II. Cile anabolice = Anabolismul = metabolismul de asimilaie sau de biosintezCile anabolice sunt ci a cror evoluie este n direcie invers celor catabolice. Reprezinta totalitatea reactiilor biochimice prin care microorganismele i sintetizeaz din molecule simple constituenii celulari proprii. Pot fi utilizai i intermediari ai cilor metabolice centrale.Se sintetizeaz 2 categorii de macromolecule:1) de rezerv (depozit) alctuite din monomeri de acelai tip (glicogen, amidon s.a.);2) macromolecule eseniale pentru sistemele biologice, specifice, codificate genetic (proteine, acizi nucleici).Sinteza macromoleculelor este foarte eficient i se face sub aciunea informaiei genetice codificat n ADN. Celula bacterian sintetizeaz mai nti monomeri (AA, baze azotate) pe care i aranjeaz ulterior ntr-o ordine specific, dictat genetic, care determin structura primar a macromoleculelor respective, prin procesul de diataxie celulara; procesul este realizat cu mare fidelitate. Periodic, apar accidente de tipul mutaiilor care pot determina formarea de molecule nefuncionale, dar n momentul diataxiei sunt recunoscute i se evit legarea lor. Sinteza macromoleculelor din molecule mici, asigur o mare eficien a sintezelor. Specificitatea biologic const n aranjarea diferit a unui numr limitat de monomeri (uniti de structur: 20 AA, 5 baze azotate) pentru a forma un numr impresionant de macromolecule biologice cu structuri i funcii diferite.

33. Particularitati generale ale metabolismului bacterian (microbian). Particulariti specifice metabolismului microbianInainte se considera, pe baza dimensiunilor mici i a relativei simpliti structurale, c metabolismul ar fi rudimentar. Cercetrile moderne de biochimie au demonstrat caracterul asemntor al cailor metabolice centrale la toate formele de via, microorganismele folosind ci metabolice comune. Majoritatea cilor metabolice principale au fost descoperite nti la microorganisme i ulterior au fost extrapolate la organismele superioare. Cu toate acestea, la bacterii se manifest ci metabolice unice n lumea vie: fixarea biologic a N2 atmosferic, respiraia anerob, sinteza anumitor antibiotice, fotosinteza anoxigenic.Dei asemntor cu metabolismul organismelor superioarei, metabolismul bacterian (microbian n general) prezint cteva particulariti generale:1) Natura i diversitatea nutrienilor folosii ceea ce difereniaz microorganismele (M.O.) n general i bacteriile n special este capacitatea lor de a folosi o gam imens de substane, mergnd de la cele anorganice simple, la substane organice complexe, inclusiv unele chiar cunoscute ca fiind inhibitorii ale creterii. Ex.: acizi (formic, oxalic, sulfuric), fenoli, asfalt, petrol, parafine, materiale plastice, lignin, chitin, celuloz, antibiotice. Pot folosi chiar substane de sintez chimic sau aa-numitele substane xenobiotice. Astfel c M.O. sunt considerate organismele cele mai tipic omnivore cunoscute. Aceast particularitate explic faptul c, dei n natur s-au depus cantiti imense de substan organic moart, produi de excreie, ca i deeuri ale activitii umane, acestea nu s-au acumulat ci, dup descompunerea lor de ctre M.O., au fost reintroduse n circuitul elementelor biogene. S-a dovedit c substanele organice greu biodegradabile, pot fi degradate mai ales de ctre M.O. n asociaii de tipul biofilmelor polispecifice, aderente la suprafee (inclusiv sedimentelor acvatice), a cror activitate metabolic este mai divers i mai eficient, comparativ cu cea a celulelor planctonice.La bacterii apar diferene individuale, unele specii bacteriene folosesc foarte muli nutrieni (ex. Pseudomonas fluorescens), iar altele sunt specializate n utilizarea numai unui anumit substrat; exist i grupe fiziologice de bacterii: celulozolitice obligate degradeaz numai celuloza, fixatoare de N2 atmosferic, metilotrofe utilizeaz doar compusi C1. 2) Plasticitatea metabolismului bacterian se refer la capacitatea bacteriilor de a folosi surse alternative de nutrieni. Bacteriile utilizeaz preferenial anumite surse de carbon, azot, dar n lipsa acestora utilizez substraturi alternative, sinteza enzimelor necesare fiind indus de prezena acestor substraturi. Plasticitatea confer microorganismelor capacitatea de a se adapta la tipul si cantitatea nutrientilor, mergand pe principiul maximei economii si avand la baza existenta unui echipament enximatic foarte complex. Ex.: E.coli foloseste preferential Glu si AA daca acestia exista in mediu. In cazul in care in mediu exista simultan AA si NH4+, atunci foloseste AA ca sursa de N si NH4+ ulterior.3) Diversitatea mecanismelor enzimatice i a produilor rezultati bacteriile, microorganismele n general, nu au o cale metabolic pentru un produs, ci au ci alternative multiple pentru a se adapta condiiilor de mediu variate; apar i ci metabolice ocolite sau unturi, fiecare cale conducnd la producerea altor compui. Ex.: degradarea glucozei se face pe mai multe ci: EMP, HMP, ED si FC, n funcie de condiiile de mediu: (a) calea Embden-Meyerhoff-Parnas (E.M.P.) = ciclul glicolizei; (b) calea hexozomonofosfailor (H.M.P.); (c) calea Entner-Doudoroff; (d) calea fosfocetolazei.Primele dou sunt prezente i la organismele superioare, iar ultimele 2 doar la bacterii. In toate aceste ci piruvatul ocup poziia unui intermediar cheie, deoarece este situat la punctele de intersecie a cilor metabolice.a. Calea EMP calea major de degradare a glucozei la majoritatea microorganismelor, ca i la organismele eucariote vegetale i animale. Este o cale anaerob, prezent ns nu doar la bacteriile strict anaerobe, ci i la organismele aerobe, n lipsa parial a oxigenului molecular (aa se explic utilizarea termenului de glicoliz, n loc de fermentaie). Cuprinde o secven de 10 reacii enzimatice prin care o molecul de glucoz este degradat la 2 molecule de piruvat. Spre deosebire de celulele animale la care glucoza este transformat n acid lactic, la microorganisme acest mod de evoluie este prezent doar la bacteriile lactice homofermentative, n timp ce alte microorganisme folosesc calea pn la piruvat, apoi se formeaza acetaldehida si in final etanol. Aceast cale nu explic modul de sinteza si utilizare a pentozelor ca surs de E + sinteza AN.Din punct de vedere al randamentului energetic. este calea major de sinteza de ATP, prezent la microorganisme aerobe si anaerobe crescute pe medii complexe.b. Calea HMP = suntul hexozofosfailor sau calea pentozofosfailor, este cale aeroba de degradare a Glu si o cale metabolica de ocolire a EMP. Mai putin eficienta (se produce din cantitatea de ATP rezultat din calea glicolizei), este o cale folosita pentru sinteza precursorilor acizilor nucleici (pentozofosfatii necesari sintezei nucleotidelor) i pentru obtinerea de NADPH2 ca putere reducatoare, folosit in alte cai metabolice.c. Calea ED este prezent doar la bacteriile strict aerobe ;i la unii viermi paraziti, fiind legat parial de untul HMP, dar poate funciona i independent. A fost descris la Pseudomonas sp..

34. Nutritia M.O.: exigente de nutritie si clasificarea M.O. dupa sursa de carbon utilizata. In funcie de acest criteriu, nutriia microorganismelor poate fi: 1. nutritie autotrofa CO2 este utilizat ca unic sau principal surs de C celular;2. nutritie heterotrof (organotrof) substanele organice = surs de C i E.Autotrofia = n concepia clasic reprezint tipul de metabolism caracteristic organismelor capabile s creasc n absena oricrui compus organic. Corespunde capacitatii de biosinteza a tuturor metabolitilor eseniali (avnd un echipament enzimatic complex) pornind de la substane anorganice simple (CO2 folosit ca unic sau priuncipal surs de C celular i N sub form de NH3, NO3-, NO2-,, N2,), sruri minerale i ap.Se difereniaz dup natura sursei de energie utilizate n:- fotoautotrofe utilizeaz E luminoas i oxideaz compui anorgani redui ai sulfului i hidrogen;- chimioautotrofe obin E necesar din oxidarea unor compui anorganici redui ca: NH3, NO2-,, compui ai sulfului, fierului sau hidrogen.Sub raportul capacitii lor de biosintez, autotrofele sunt cele mai complete, avnd enzime ce asigur producerea constituenilor celulari de la CO2, pe seama oxidrii unor substraturi anorganice.Microorganismele autotrofe au fost clasificate n:- autotrofe obligate care fixeaz CO2 ca principal surs de C, pe calea ribulozodifosfatului (ciclul Benson-Calvin), utiliznd o substan anorganic redus ca surs de E dac sunt chemotrofe sau ca donor de e-, dac sunt fototrofe, deci pot fi:- chemolitotrofe obin toat E necesar prin oxidarea unor compui anorganici ai S, NH3, ionilor de NO2-, Fe2+ sau hidrogenului molecular;- fotolitotrofe utilizeaz E luminoas, asociat cu oxidarea compuilor redui ai S sau H2.- autotrofe facultative au o adaptabilitate metabolic mai mare, mergnd de la creterea autotrof, pn la cea heterotrof.Conceptul actual de autotrofie (Schlgel, 1975) consider c definitoriu pentru autotrofe este faptul c sunt capabile de a sintetiza substana celular de la CO2 ca surs principal de C, putnd utiliza ocazional i substane organice.Deci, n prezent, conceptul de autotrofie este mult mai larg, incluznd printre autotrofi att microorganisme care asimileaza CO2 pe calea ciclului Calvin, dar si microorganisme care pot asimila compusi cu 1 atom de C (CH4,CH3-OH,Ch3-NH2) = microorganisme metilotrofe, pe care i asimileaza pe calea ciclului ribulozo-monofosfatului si ciclului serinei. In realitate, microorganismele sunt facultativ autotrofe, iar heterotrofele, la rndul lor, au capacitatea de a se adapta la utilizarea unor compusi anorganici atunci cnd cei organici lipsesc.

Heterotrofia este caracteristic microorganismelor incapabile de a folosi molecule simple i C anorganicpentru sinteza metabolii eseniali, astfel nct este necesar s i obin din mediu. Microorganismele heterotrofe nu se pot dezvolta dect pe medii cu substane organice foloste ca surs de C i N, fiind numite i organotrofe.Metabolismul prototrof un tip de nutriie primordial, cracteristic bacteriilor de tip slbatic, cu capaciti de sintez normale, ce presupun un echipament enzimatic complex i un grad mare de independen fa de mediu. In laborator se dezvolt pe medii minimale. Bacteriile prototrofe pot suferi mutaii, devenind auxotrofe, respectiv defective pentru o cale metabolic, astfel c nu mai pot sintetiza un anumit compus i nu mai pot crete dect dac acesta este adugat n mediu. Substanele care compenseaz incapacitile de sintez ale auxotrofelor sunt numite factori de cretere sau vitamine microbiene i sunt necesare n cantiti mici. De ex., aminoacizi, purine i pirimidine, grupri prostetice ale unor enzime.Practica a demonstrat c aceste criterii de clasificare nu epuizeaz marea varietate a modalitilor de nutriie la microorganisme, care nu triesc izolat ci n asociaii. Populaiile microbiene nu sunt dect foarte iar monospecifice (n condiii de mediu cu variaii extreme, cum ar fi temperaturi foarte mari, presiuni hidrostatice mari, condiii de pH extreme etc.), ci polispecifice, condiii care determin i asocierea unor procese metabolice, care nu se mai ncadreaz n tipurile menionate, cum ar fi:1) Mixotrofia asocierea celor 2 tipuri de nutriie, autotrof i heterototrof, avantajul fiind acela c permite adaptarea microorganismelor asociate la condiiile cnd concentraia nutrienilor n mediu este sczut.2) Sintrofia nutriia a 2 microorganisme asociate ce se sprijin unul pe altul, unidirecional sau reciproc.3) Hrnirea ncruciat nutriia a 2 microorganisme asociate care au capaciti i incapaciti de sintez complementare. Heterotrofia implic grade diferite, la limita extrem fiind cele care nu mai pot folosi dect substane organice specifice, pe care le iau din organisme vii, pe care le paraziteaz.n toate ecosistemele naturale exist fluctuaii ale concentraiei nutrienilor i energetice, fa de care microorganismele i moduleaz permanent rata reaciilor productoare de energie (prin reglajul genetic al sintezei enzimelor implicate inducie/represie) pentru a fi n acord cu reaciile consumatoare de energie i a asigura supravieuirea celulelor.

35. Clasificarea M.O. pe baza efectului direct pe care O2 il exercita asupra cresterii si metabolismului; exemple. Oxigenul este un alt constituent universal al celulelor vii, furnizat n primul rnd de nutrieni i de apa din mediul natural/de cultur. Din cauza solubilitii sale reduse, oxigenul molecular aflat n soluie este utilizat repede de bacteriile aerobe, astfel c densitatea atins de o cultur este limitat de rata de difuzie a O2 prin interfaa aer/ap. Pentru necesiti de ordin practic, pe baza efectului pe care O2 l exercit asupra metabolismului i creterii MO-lor, acestea se difereniaz n 4 tipuri:1. MO strict sau obligat aerobe care au nevoie absolut de O2 atmosferic i sunt incapabile s triasc n anaerobioz. Respiratia celulara = respiratia aeroba. Ex.: Bacillus sp., Mycobacterium sp., Pseudomonas aeruginosa, mucegaiuri.2. MO strict sau obligat anaerobe care nu se pot dezvolta n prezenta O2 i care pot fi cultivate doar n medii srcite n O2, deoarece chiar la presiuni jase, O2 poate avea efect inhibitor, toxic. Respiraia celular = respiraie anaerob. Ex.- exclusiv bacterii - Clostridium (C. botulinum, C tetani, C. perfringens), Bifidobacterium sp., Bacteroides sp., Peptococcus, Peptostreptococcus etc.3. MO aerobe, facultativ anaerobe care i pot orienta metabolismul n funcie de disponibilitatea O2 in mediu, spre respiraie sau fermentaie. Unele (bacteriile lactice) desfoar un metabolism de tip fermentativ chiar n prezenta O2 , altele i orienteaz metabolismul spre respiraie sau fermentaie, n funcie de condiiile de mediu; de ex., E.coli (ca i toate speciile incluse n Fam. Enterobacteriaceae), Staphylcoccus sp., Streptococcus sp., levurile (Saccharomyces sp., Candida sp. etc.).4. MO microaerofile au nevoie de cantiti extrem de mici de O2. Acest particularitate reflect prezena unor enzime ce sunt inactivatte n condiii de oxidare puternic i care pot fi meninute n stare funcional numai la presiuni relative ale O2 reduse (~0,2 atm). Respiratie aerob, cu tendin spre respiraie anaerob/ fermentaie. Ex.: Spirochaetales, Thiobacteriales, Campylobacter jejuni, Helicobacter pylori.

Nevoia de O2 reflect mecanismul molecular prin care microorganismele i satisfac nevoile energetice, reflect deci tipul de metabolism energetic.

36. Metabolismul energetic al microorganismelor: definitie, reactii implicate, criterii de clasificare si clasificarea M.O. in functie de tipul de metabolim energetic. Metabolismul energetic al microorganismelor

Sistemele biologice sunt dependente de obinerea energiei prin cuplare chimic cu reaciile oxidative. Reaciile metabolice, ca toate reciile chimice, se mpart n cele 2 mari categorii: reacii exergonice; reacii endergonice .Reaciile exergonice, productoare de E, sunt reacii potenial spontane i corespund tranziiei de la o stare mai instabil, cu un coninut mai mare de energie chimic, la o stare mai stabil, cu un coninut de E mai mic.Reaciile endergonice, consumatoare de E, au loc numai cu un aport de E i nu sunt spontane; n celule, reaciile endergonice au loc datorit cuplrii lor cu reacii exergonice care confer sistemului, n ansamblu, un caracter exergonic. n unele cazuri aceast cuplare necesit prezena unui purttor intermediar obligatoriu, cum ar fi cazul cuplrii reciilor de dehidrogenare cu cele de hidrogenare: EDH2 + A AH2 + D; A, D = substraturi oxidate; AH2, DH2 = substraturi reduseDe multe ori ns, cuplarea se realizeaz prin sinteza n reaciile exergonice a unui compus cu potenial macroergic i utilizarea sa n cele endergonice. Acest intermediar, reprezentat de regul de ATP, poate servi ca transductor de E, practic pentru cele mai multe reacii, endergonice i exergonice.n cursul metabolismului lor, microorganismele realizeaz o serie de transformri de energie, care condiioneaz activitile lor biologice eseniale, ca de ex.: conversia E luminoase n E chimic; ,, E chimice n E chemoosmotic (a unui gradient de H+)= protonmotrice; ,, E chimice (ATP) n alte forme de E: caloric, mecanic, electric.

Tipurile de metabolism energetic Importana general a metabolismului energetic n viaa microorganismelor, a surselor de E, a donorilor de H i e-, a acceptorului final de e-, n procesele productoare de E, a determinat utilizarea acestora drept criterii de clasificare i nomenclatur a principalelor tipuri de metabolism energetic.

I. Clasificarea microorganismelor dupa natura sursei de E folosite: 1. microorganisme fototrofe sau fotosintetizante;2. microorganisme chemotrofe sau chemosintetizante.Fototrofia - energia folosit n reaciile de biosintez este energia fotonic, datorit capacitii microorganismelor de a o converti n E chimic, sub forma legturilor macroergice din ATP.Chemotrofia energia folosita in biosinteza este cea eliberata din reactii biochimice de oxidoreducere. Microorganismele sunt numite chemosintetizante = chemotrofe. Bacteriile chemotrofe aparin grupului Scotobacteria (gr. scotos = ntuneric), fiind bacteriile care nu depind de energia luminoas.

II. Clasificarea microorganismelor n funcie de natura donorului de e- i H+

In functide donorul de e-/H+ microorganismele pot fi: litotrofe donori de e- si H+ sunt substante anorganice simple oxidabile, cum ar fi H2, H2S, ionii feros, nitrit sau NH3 pe care i oxideaz la H2O, SO42-, Fe3+, NO3-, n reacii exergonice cuplate cu sintez de ATP;- organotrofe donori de e- si H+ sunt substante organice oxidabile.In definirea complet a tipului de metabolism se ine cont i de sursa de C. Prin combinarea criteriilor de clasificare (surse de C, E i natura donorilor de e- si H+ ) rezult tipurile de metabolism prezentate n tabelul nr. 1.

Tabel nr. 1. Principalele tipuri de metabolism la microorganisme.

Tip de metabolism energetic/nutriieSursa de ESursa de Cdonor de e- i/sau H+exemple

Foto-lito-autotrofE luminoasCO2H2O, H2S, S0, H2Cianobacterii, anoxifotobacterii: Chromatium chlorobium

foto-organo-heterotrofE luminoasSubstae organice,rar CO2Substane organiceRhodospirillum

chemo-lito-autotrofOxidarea substanelor anorganiceCO2NH3, NO2-, H2S, S0, Fe, H2Bacterii nitrificatoare, sulfooxidante, ferobacterii, H-bacterii

chemo-organo-heterotrofOxidarea substanelor organiceSubstane organiceSubstane organice-majoritatea bacteriilor,-microfungii (levuri, mucegaiuri), -protozoarele

Clasificarea microorganismelor n funcie de natura acceptorului final de e-

n funcie de natura acceptorului final de e-, microorganismele pot avea 3 tipuri de metabolism energetic, respectiv de respiraie celular:1. Respiraie aerob - acceptorul final de e- este O2;2. Respiraie anaerob - acceptorul final de e- -alte substane, cu excepia O2.3. Fermentaie - acceptorii finali de e- sunt substanele organice.Respiraia celularProcesul de degradare a nutrientilor prin reactii redox = respiratie celulara.Respiratia celulara se caracterizeaza prin 2 mecanisme:1) eliberarea fractionata a E are loc in mai multe trepte, prin intermediul unor reactii redox succesive catalizate de enzimele respiratoriii din membrana plasmatic = sistem transportor de e- = catena de respiraie celular. Aceaste enzime transport e- si H+ de la substanele Donor la cele Acceptor pe calea unui lan de reacii cuplate.2) E eliberat n reacii redox este nmagazinat ntr-un produs din care, la nevoie, poate fi eliberat. Acest produs este un compus organic cu P, iar nmagazinarea E se face sub forma unei legturi cu E mare = legatura macroergic; cel mai important stocator de E= ATP (2 legturi asemntoare), dar mai exist i ali compui: ADP, UTP, GTP, acetilfosfat, acetil CoA, fosfoenolpiruvat.

Reaciile de oxidoreducere i rolul lor n metabolismul energetic Microorganismele i procur energia necesar pentru cretere i alte activiti biologice prin reacii de oxidare, care sunt de 3 tipuri principale:1) Reacii de oxidare prin simpl pierdere de e- (de ex., Fe2+Fe3+ + e- + E); 2) Reacii catalizate de dehidrogenaze, care comport n acelai timp, pierdere de e- i H+, ca de ex., oxidarea alcoolilor la aldehide:R-CH2-OH R-CHO + 2H+ + 2e- +E3) Reacii de oxidare cu ctig de O2 de ctre substrat, ca de ex., oxidarea aldehidelor la acizi: R-CHO + H2O R-COOH + 2H+ + 2e- +E.

37. Respiratia aeroba: definitie, reactii implicate, randament energetic, grupe fiziologice cu acest tip de respiratie celulara.Este un tip de respiraie celular n care acceptorul final de e- este O2. Este un proces metabolic exergonic, de oxidare complet a substratului cu ajutorul O2, din care se elibereaz o cantitate mare de energie. Substratul donor de e- i H+ poate fi reprezentat de substane anorganice (n cazul litotrofelor) sau organice (n cazul organotrofelor), acestea din urm fiind oxidate complet la CO2 +H2O. Prin respiraie se realizeaz degradarea oxidativ a compuilor cu un potenial eneergetic ridicat, de ex. glucoza. Electronii i H+ rezultai din degradarea substratului sunt transportai la O2 prin intermediul unui sistem de enzime localizate la nivelul membranei (la PK) sau mitocondiilor (la EK), cu rol de transportori ce alctuiesc sistemul transportor de e- = catena de respiraie celular (mai multe oxido-reduceri succesive n urma crora se elibereaz E i se stocheaz ATP). Modul de formare a ATP prin cuplarea cu reacii redox = fosforilare oxidativ.Sistemul transportor de e- este alctuit dintr-o serie de enzime: dehidrogenaze, quinone, citocromi; de ex., dehidrogenazele coenzimele acestora servesc ca acceptori tranzitorii (temporari) de H+ i e-, de la un substrat donor, pe care l oxideaz, la un alt substrat acceptor, pe care l reduc. Calea biochimic de degradare n respiraia aerob este ciclul Krebs = ciclul acizilor tricarboxilici, care continu glicoliza sau cile sale alternative i asigur oxidarea terminal a substraturilor i degradarea piruvatului la CO2 i H2O. Glucidele sunt degradate n prealabil prin ciclul glicolizei acid piruvic ciclul Krebs cuplarea cu lanul transportor de e- CO2 + H2O.Bilan energetic: PK 38moli ATP /mol Glu degradat EK 36 moli ATP /mol Glu degradatLa majoritatea MO-lor, aerobe n special, metabolismul energetic este un proces catabolic linear, cu eficien termodinamic invariabil i un ctig constant de ATP.C6H12O6 6CO2 + 6 H2O + 688 Kcal.Acest tip de metabolism este prezent la numeroase grupuri fiziologice de bacterii litotrofe:1) Bacterii care oxideaz H2 H2O (Pseudomonas sp., Alcaligenes sp.);2) ,, nitrificatoare) a. care oxideaz NH3 NO2- (Nitrosomonas sp., Nitrosocystis sp.);b. ,, ,, NO2- NO3- (Nitrobacter sp., Nitrococcus sp.);3) Bacterii sulfooxidante - oxideaz S i derivaii si: H2S, S,S2O3 SO42-ex.: Thiobacillus sp, Thiothrix sp., Beggiatoa sp. etc.4) Bacterii care oxideaz Fe2+ Fe3+ ex.: Thiobacillus ferrooxidans, Gallionella ferruginea.

Cercetri relativ recente au demonstrat c c dei O2 molecular este indispensabil pentru viaa multor organisme, utilizarea lor conduce la apariia unor compui foarte toxici pentru celula vie. De asemenea, concentraii de O2 mai mari dect cele din aer, sunt toxice pentru cele mai multe microorganisme aerobe. Aceste observaii demonstreaz c dei respiraia aerob ofer mari avantaje, este n acelai timp, foarte primejdioas. Compusul cel mai toxic este radicalul superoxid, care se formeaz uor i are o mare stabilitate. Superoxiddismutazele (SOD) sunt efectori eseniali ai reaciilor biologice de aprare fa de acest efect.S-a demonstrat c reducerea complet a unei molecule de O2 la ap, necesit intervenia a 4 e- i c n cursul procesului secvenial univalent care asigur aceast reducere se formeaz obligatoriu mai muli compui intermediari: radicalul anionic superoxid (O2-, H2O2, radicalul hidroxil (OH)-), compui care sunt prea reactivi pentru a fi tolerai de sistemele biologice. H2O2 este descompus de ctre catalaze i peroxidaze, utiliznd reductori din celul. Ionul superoxid este inactivat de superoxid-dismutaze i transformat n H2O2. ndeprtarea eficient a primilor doi intermediari ai procesului de reducere a oxigenului, mpiedic formarea celui de-al treilea, care este foarte reactiv i a crui degradare enzimatic nu este posibil. e- e- +2H+ e- + H+ e- + H+ O2 O2- H2O2 OH- H2O H2O SOD-ele sunt prezente la toate organismele aerobe, catalaza fiind un mecanism de protecie suplimentar. SOD-ele difer prin natura metalului din structura lor, astfel: FeSOD la bacteriile Gram negative, MnSOD la bacteriile Gram pozitive, CuZnSOD la celulele eucariote.

38. Cresterea in absenta O2 si respiratia anaeroba: definitie, reactii implicate, randament energetic, grupe fiziologice de bacterii cu acest tip de respiratie celulara.Creterea n absena O2 i respiraia anaerobCapacitatea de a crete indefinit n condiii anaerobe este prezent aproape exclusiv la anumite procariote, la eucariote fiind un proces tranzitoriu, n condiii de activitate intens i relativ hipoxie, cu excepia protozoarelor ciliate din rumen, a celor lipsite de mitocondrii (Giardia sp., Blastocystis hominis creterea lor fiind inhibat de Metronidazol, un antibiotic specific pentru bacteriile anaerobe) i a unor specii de mucegaiuri capabile s creasc slab n anaerobioz (Fusarium sp., Mucor sp.). Energia pentru creterea anaerob poate fi obinut pe 3 ci:1. Fotosintez anoxigenic2. Respiraie anaerob3. Fermentaie

Respiraia anaerob. Conversia E n anaerobioz este asemntoare respiraiei aerobe n privina donorilor de electroni (compui organici sau anaorganici), deosebirea fundamental fiind natura acceptorilor finali de electroni, diferite substane, cu excepia O2, dar i natura produilor finali, care permit clasificarea bacteriilor anaerobe n grupuri fiziologice. Transportori de e- - la bacteriile anaerobe exist transportori specifici: ferredoxina rol de formare a H2, Fe nehemic rubredoxina subs


Recommended