CURS
2
MORFOLOGIA
BACTERIANA. SPORUL SI SPORULAREA.
DIVIZIUNEA
BACTERIANA.
Structura
bacteriilor
Cuprinde:
a)
Structuri esentiale oricarei celule:
-
nucleu, citoplasma si membrană citoplasmatică, alcătuind
protoplastul (cea mai rudimentară formă de existentă a
bacteriilor).
-
peretele bacterian rigid, structură caracteristică bacteriilor
tipice, care protejează protoplastul, lipseşte la Mollicutes.
b)
Structuri neesentiale pentru existenta
bacteriei prezente numai la unele specii (capsula, cili, fimbrii).
c)
Sporul este forma de rezistentă în
care se pot transforma unele specii cand se găsesc în conditii
neprielnice de înmulţire.
Într-o
reprezentare schematică, structura bacteriei, pornind de la interior
spre exterior, este alcătuită din următoarele componente
structurale:
-
material nuclear;
-
citoplasma în care se gasesc:
ribozomi, incluzii, vacuole, structuri membranoase care deriva din
membrana citoplasmatică (mezozomi),
-
structuri de invelis (membrana
citoplasmatică, perete celular),
-
apendici bacterieni (cili, pili),
-
structuri extracelulare care constituie
glicocalixul (structuri regulate de suprafată, microcapsula,
capsulă, strat mucos-uneori).
●
Materialul nuclear
La
bacterii se numeste corp nuclear sau nucleotid, nu este marginit de
membrana nucleară si nici nu prezintă nucleoli.
-
Densitatea electronoptică mai scăzută a zonei nucleare este
explicată prin faptul că deşi ea reprezinta cca.10% din volumul
celulei ADN-ul care alcatuieste materialul nuclear, reprezintă numai
2-3% din greutatea uscată a celulei.
-
Materialul nuclear contine 60% ADN, 30% ARN, nou sintetizat si 10%
proteine.
-
ADN-ul este organizat intr-o singura moleculă dublu helicoidală,
circular închisă, cu un diametru de 20 Ả si o lungime de cca
1100µm, numita cromozom bacterian.
●
Citoplasma
Este
situata intre zona materialului nuclear si fata internă a membranei
citoplasmatice, cu care este intim asociată.
Ea
reprezintă un sistem coloidal alcatuit din cca. 80% apă, în care
se găsesc:
-
o cantitate mare de molecule organice mici (rezultate din
metabolismul bacterian),
-
ioni anorganici, enzime şi
-
acizi ribonucleici (ARN) sub formă de:
- ARNr (continut în ribozomi),
- ARNt (ARN de transport) şi
- ARNm (ARN mesager).
-
plasmide (determinanti genetici extracromozomiali),
-
vacuole gazoase si incluzii.
*
Incluziile citoplasmatice
Sunt
formate din formatiuni structurale inerte, cu dimensiuni si forme
diferite, care variaza cantitativ in functie de conditiile de mediu.
Uneori
sunt înconjurate de o membrană proteică unistratificata, în
grosime de 20-40Ả Ele pot fi de mai multe feluri:
-
incluzii poliglucozidice (glicogen),
producerea lor este stimulată de excesul de carbon din mediu corelat
cu limitarea azotului, fosforului, sulfului, sau când pH-ul este
scăzut;
-
incluzii de polibetahidroxibutirat
(PHB), ele reprezintă mai mult de 50% din greutatea uscata( a
celulei, apar atunci când există un exces de carbon şi surse de
energie.
-
incluziile sunt stucturi legate de activitatea metabolită a
bacteriei si reprezintă materiale de rezervă sau surse de energie.
*
Mezozomii
Sunt
structuri membranoase care se formează prin invaginarea membranei
citoplasmatice, ele pot fi intâlnite ocazional.
Formeaza
întotdeauna cavităti deschise în spatiul periplasmatic, sunt
întotdeauna in contact direct cu materialul nuclear, membranele din
care sunt constituiti au aproximativ aceeasi grosime cu membrana
citoplasmatică
Ei
au rol in replicarea ADN-ului si la diviziunea celulara (contact
dintre ADNc-mezozomi şi mezozomi - sept de diviziune), participarea
la sinteza şi secretin unor exoenzime (penicilinaze), participarea
la sinteza peretelui celular.
●
Membrana citoplasmatica
▪
Este o structură care mărgineste la
exterior citoplasma bacteriilor separând-o de peretele celular.
▪
Este o membrană biologică groasă
de 6,5-7 nm, pe sectiuni fine ea apare triplu stratificată cu
stratul mijlociu electronoptic mai transparent.
▪
Membrana citoplasmatică este
semipermeabilă, cu rol de barieră osmotică care reglează
schimburile ce au loc între celula bacteriana si mediul extern.
▪ Ea
este sediul enzimelor implicate in metabolismul bacterian, replicarea
ADN-ului, biosinteza tuturor componentelor majore ale peretelui
celular si sinteza polizaharidelor capsulare.
▪ Ea
participa direct la cresterea si diviziunea celulară, formarea
septului de diviziune.
▪
Membrana citoplasmatică este
implicata si în sinteza ARN- ului si datorită asocierii cu
ribozomii în sinteza proteinelor.
●Peretele
bacterian
Este
o structura rigidă, prezentă la suprafata bacteriei cu o grosime de
150 Ả, ălcătuită din 3 straturi:
-
componenta principala
a peretelui este mureina
sau peptidoglicanul,
polimeri micsti, din două tipuri de hexoze: N-acetilglucozamina
(G) si
acidul N-acetilmuramic
(M).
aceste hexoze alternează formând lanturi longitudinale.
-
de grupele
N-acetilmuramic se leagă lanturi
scurte (tetrapeptide) alcătuite din 4 aminoacizi:
- L- alanina,
- D- alanină,
- acid D-glutamic,
- L-lizină (in locul acestui
aminoacid poate să apară acidul mesodiaminopimelic).
-
peretele bacterian al
bacteriilor Gram-pozitive diferă ca structură si compozitie de cel
al bacteriilor Gram-negative, desi ambii contin peptidoglicani.
Bacteriile
Gram-pozitive
▪ Au
un perete gros (200 - 800Ả) alcătuit dintr-un strat rigid de
peptidoglicani şi din acid teichoic.
▪
Cantitatea mare de peptidoglicani
(70-80%) oferă acestor bacterii sensibilitate la lizozim şi
penicilină.
Bacteriile
Gram-negative
▪ Au
un perete mai subtire de 100Ả cu un continut mult mai mic de
peptidoglican (până la 20%) si făra acid teichoic.
▪ Un
strat extern numit membrară externă, acoperă peretele bacterian al
bacteriilor Gram-negative. Aceasta membrană este mai groasă decat
stratul de peptidoglicani si este compusă din lipoproteine si
glicoproteine atasate de peptidoglicani.
▪
Această membrană contine antigenul
“O”, caracteristic bacteriilor Gram-negative.
Rolurile
peretelui bacterian:
-
asigură forma bacteriei.
-
asigură rezistenta bacteriei la presiunea osmotică intracelulară
de 16-25 atmosfere.
-
are rol în diviziunea bacteriei, participând la formarea septului
de diviziune.
-
este sediul antigenelor, care pot induce un răspuns specific umoral
sau celular.
-
este sediul unor receptori pentru ataşarea altor celule (microfage,
macrofage) sau a unor proteine plasmatice (opsonine), sau fixarea
unor virusuri (bacteriofagi).
-
are rol în patogenitate, fiind sediul unor factori de patogenitate.
●
Membrana externă
Este
stratul exterior al peretelui celular, este triplu stratificatâ.
Este
formata din fosfolipide, proteine şi cantităti variabile de
lipopolizaharide.
Structura
membranei externe este formata din două straturi de molecule
fosfolipidice dispuse cu partile hidrofobe fata in fata şi cu cele
hidrofile distal.
Printre
aceste molecule se gasesc intercalate diferite tipuri de molecule
proteice, realizând o legatură strânsâ intre membrana externă şi
stratul de peptidoglican.
Functiile
membranei externe:
-
reglarea traficului molecular prin perete.
-
permeabilitatea este mai mare decat a membranei citoplasmatice pentru
că există nişte pori (canale) de transport pasiv, sau în cazul
unor molecule mai complexe prin intermediul unor proteine de
transport (transport activ).
-
unele dintre proteinele existente in membrana externă sunt receptori
pentru fagi, colicine, replicarea ADN-ului.
-
membrana externă constituie suprafata antigenică cu mare importanta
in inducerea răspunsului imun.
●
Glicocolixul
Reprezintă
structuri de origine bacteriana care contin polizaharide si sunt
situate la exteriorul membranei externe.
Există
două feluri de glicocalix:
-
glicocalixul regulat de suprafata (strat RS) si
-
glicocalixul capsular (capsula).
Stratul
RS
Este
prezent atât la bacterii Grarn (+)
cat si la cele Gram (-)
Capsula
Este
de natura polizaharidica complexă cu molecule neramificate lipsite
de miez lipopoli
zaharidic,
puternic hidratata (99% apă).
Ea
poate fi:
- microcapsula
(structură fină ataşata intim de peretele celular),
- capsulă
obisnuită (structură care are un
contur delimitat), sau
- strat
mucos (materialul capsular care este
eliberat in mediu).
Funcţionalitatea
glicocalixului
Capsula
are mai multe functii:
a)
promotor al aderentei si factor de colonizare pe suprafete inerte;
b)
protector al bacteriei fată de factorii nefavorabili si agentilor
antibacterieni din medu;
c)
poate proteja, bacteria impotriva anticorpilor prin mascarea
surafetelor antigenice de la nivelul peretelui celular,
d)
are el insusi propietati antigenice (antigene “K”) specifice care
poate diferentia mai multe tipuri antigence in cadrul aceleiasi
specii,
e)
poate să contina receptori pentru bacteriofagi,
f)
protejează impotriva desicării,
●
Cilii(flagelii)
▪
Sunt structuri filamentoase, flexibile, subtiri (0,01 -
0,02µm în diametru), cu lungime variabila (6-15µm), dar totdeauna
mai mare decat corpul celular şi sunt dispusi la suprafata
bacteriei.
▪
Formarea cililor este reglată genetic fiind cuplata
cu ciclul de diviziune celulară.
▪
Din punct de vedere biochimic, toate
componentele cilului sunt alcătuite din proteine cu propietati
antigenice proprii (antigene ciliare sau antigene ‘H ‘),
numite flageline.
Functionalitatea
cililor
▪
Cilii bacterieni au rol de organite locomotoare.
▪
Motorul rotatiei cililor este complexul bazal iar
energia necesară este furniznta de ATP.
▪
Astfel s-ar explica chemotactismul.
●
Pilii(fimbriile)
▪
Sunt apendici filamentosi
neflagelari, imobili, prezenti in numar mare pe suprafata unor
bacterii.
▪ In
generalsunt peritrichi.
▪ In
raport cu functionalitatea au fost decrise numai doua tipuri:
-
pili de conjugare (de sex),
-
pili comuni (pili somatici).
Pilii
sunt organite adezive care mediaza atasarea unor bacterii la celulele
epiteliale ale mamiferelor favorizand colonizarea. In acest fel pot
fi luati in consideratie ca factori de virulenta.
Sporul
bacterian
Este
o forma de rezistenta, prezenta doar la anumite specii bacteriene,
ex. Familia Bacillaceae.
Forma
este sferica sau ovalara.
Evolutia
sporului are 3 stadii: preparator, prespor, spor matur.
Formara sporului: