Download Morfologie bacteriană

Morfologie bacteriana
Dr. Carmen Costache
STRUCTURA
1.Structuri obligatorii:
 Nucleoid,
 Citoplasma,
 Membrană citoplasmatică,
 Perete celular
2.Structuri facultative
* neesenţiale pentru
multiplicare
* conferä proprietäţi de
patogenitatea
 Capsulă, Glicocalix;
 Pili comuni, pili de sex,
 Flageli (Cili),
 Spori
NUCLEOID

nu are
– nucleoli,
– membrana nucleară.

Se evidenţiază:
– prin coloraţii speciale:
 coloraţia Feulgen,
 acridin orange;
– microscopia electronică (aspect fibrilar).
NUCLEOID

Un singur cromozom = o moleculă dublu catenară de
ADN circulară
– 50-65 bucle supraspiralizate, pliată, răsucită,
– fibrilar, de arici sau ghem
– legat de membrana citoplasmatică prin mezozomi



Informaţia genetică - haploidă
(gene pentru un caracter într-un singur exemplar).
contact direct între ADN şi ARN,
important pentru transcrierea şi traducerea inf.genetice
sediul de acţiune al unor AB:
 Quinolone
 Nitrofurani, imidazoli
 Rifamicine
NUCLEOID

studii recente => Cz lineari
 Borrellia burgdorferi,
 Streptomyces spp

Nr. copii de AND/cz la un moment dat
 Depind de stadiul ciclului celular
Material genetic extracromozomial
autonom sau integrat în cz bacterian
 Plasmidele
 Bacteriofagii

Material genetic extracromozomial

Plasmidele
– molecule de ADN circulare.
– se pot transmite de la o bacterie la alta =
conjugarea bacteriană
– Codifica nr variabil de gene
 virulenta.

Feuelgen pozitiv
Material genetic extracromozomial
Bacteriofagii
 Structuri virale
 infecteaza bacteriile.
 2 tipuri:
 litici, capabili de replicare => liza bacteriei
 lizogeni (temperaţi) –
– se pot integra în cz. = profag => proprietăţi noi:
ex. producerea unor toxine.
CITOPLASMA BACTERIILOR
necompartimentată,
 fără organite:

 reticul endoplasmatic,
 aparat Golgi,
 mitocondrii,

2 zone distincte
– Periferica, amorfa
– Interna (nucleoidul)
CITOPLASMA BACTERIILOR

1.Ribozomi: mii, 70 S
 subunităţile : 50 S (Large) şi 30 S (Small)
– sediul sintezei proteice
– ţinta de acţiune a unor antibiotice => inhiba selectiv
sinteza proteica bacteriana dar nu si cea eukariota !



Chloramfenicol,
Erithromicina (M)
Clindamicin,


Tetracicline
Aminoglicozide
50 S
30 S
CITOPLASMA BACTERIILOR

2.Granule/Incluzii:
– masă lichidă de substanţe nutritive,
– delimitate de membrană
– Colorate specific de anumiti coloranti
 Ex. Volutina = corpuscul metacromatic (albastru de
metilen=> rosu)
CITOPLASMA BACTERIILOR

3. ARN în cantitate mare,
– reprezentat de r ARN (9%), m ARN, t ARN.

4. Molecule: 3000 – 4000 molecule
diferite;
– apă, săruri minerale, ioni, acizi nucleici

5. Incluzii: material nutritiv de rezervă,
– format în condiţii nefavorabile de mediu

6. Plasmide
MEMBRANA CITOPLASMATICA
strat subţire (10 -20 nm)
 sub peretele celular => greu de evidenţiat.
Structura membranei citoplasmatice
 modelul mozaicului Singer:

– masă fosfolipidică,
– plutesc insule de proteine,
 dispuse spre interior, exterior
 sau în masa fosfolipidică.

model dinamic => reciclată permanent.
MEMBRANA CITOPLASMATICA
Prelungiri în citoplasmă:
 1. Mezozomi
 Rol:
– diviziunea bacteriilor;
– replicare ADN-ului;
– formarea endosporilor


2. Oxizomi: prelungiri scurte
Rol:
– procesele bioenergetice la bacteriile capabile de respiraţie:
 aerobe,
 aerob anaerobe facultative,
 microaerofile.
FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE

1. Permeabilitate selectivă şi
transport de substanţe:
– transport pasiv = difuzia simplă, substanţe cu
GM mică
– transportul activ
 contra gradient de concentraţie,
 cu consum de energie
FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE

2. Funcţie bioenergetică:
– sediul transportului de electroni, a fosforilării
oxidative (Oxizomii).
3. Funcţie biosintetică: precursori PC
 4. Sediul enzimelor hidrolazice

– hidrolizează polimeri organici: proteine,
zaharuri, lipide în nutrienţi, care pot pătrunde
în bacterie.
FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE

5.Ţinta de acţiune pentru detergenţi
şi antibiotice (bactericid.)
FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE

6. Replicarea ADN cromozomial,
plasmidic:
– prin mezozomii septali

7. Sediul motorului ciliar
FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE

8. Import de macromolecule
– ex. fragment de ADN, de la bacterii
donatoare = transformare
FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE

9. Sediul receptorilor chemotactici:
– deplasarea spre substanţele nutritive
PERETELE CELULAR BACTERIAN
prezent la majoritatea bacteriilor,
 Excepţie: genul Mycoplasma.

PERETELE CELULAR LA
BACTERII GRAM POZITIVE

gros (15- 50 nm), dar simplu structurat:
 straturi suprapuse de peptidoglican (40) şi
 acizi teichoici ataşaţi
1. Acizi teichoici sunt heteropolimeri repetitivi
 Rol - aderarea bacteriilor de celulele epiteliale ale
mucoaselor
– ex. streptococ ß hemolitic.
- antigene de suprafaţă

- captarea unor nutrienţi: ex. Mg.
2.Polizaharide de perete
3.Proteine de perete

 Rar: proteina A a Stafilococului aureus

Lipidele sunt în cantitate mică (<1%);
– excepţie Mycobacterium
PERETELE CELULAR LA
BACTERII GRAM NEGATIVE
subţire (10 -15 nm) dar complex
structurat
 1. Membrana citoplasmatica = interna
 2. Spatiul periplasmic cu Peptidoglicanul

 1- 2 straturi de peptidoglican, bidimensional

3. Membrana externă
 Stratul lipoproteic – schelet
 LPZ
PERETELE CELULAR
LA BACTERII GRAM NEGATIVE

Stratul lipoproteic
– masă fosfolipidică fluidă,
– proteine.
 Proteinele majore (70%) şi minore (30%)
– Proteine majore: Porine, Nonporine
 Proteine minore (Outer membrane proteins - OMP)
– NBP (nutrient binding protein),
– PBP (penicillin binding protein),
– FeBP (siderofor)
PERETELE CELULAR LA
BACTERII GRAM NEGATIVE


4. Lipopolizaharidul (LPZ)
Lipidul A
– este endotoxina bacteriilor Gram negative
– responsabilă de fenomenele toxice:
 febră, diaree, greţuri, vărsături, scăderea tensiunii arteriale,
 şoc endotoxic şi deces.

Componenta polizaharidică internă (core,
sâmbure polizaharidic):
– structurä comună la bacteriile Gram negative

Lanţurile oligozaharidice laterale:
– proemină la suprafaţa bacteriei, ca spini şi sunt în număr mare
– este antigenul O, responsabil de specificitate
PERETELE CELULAR LA
BACTERII GRAM NEGATIVE

5. Spatiul periplasmic
– între membrana externă şi membrana
citoplasmatică.
– Deţine oligozaharide şi protein-enzime:
 distrugerea bacteriilor bătrâne/moarte -autoliza
 scindează substanţele nutritive cu G.M. mare,
(polimeri organici) în monomeri: nutrienţi care pot
pătrunde în bacterie.
FUNCŢIILE PERETELUI
CELULAR
1. Menţine forma
2. delimitarea bacteriilor în 2 grupe Gram.
3. responsabil de acido - alcoolorezistenţă,
4. creşterea şi diviziunea bacteriilor primer pentru propria sinteză
 6. Intervine în nutriţia bacteriană
 7. Intervine în metabolismul bacterian,




– sită moleculară
– transportor de ioni
– import şi export de proteine

8. Este o barieră selectivă şi are rol
protector.
Peptidoglicanul
Structura
Peptidoglicanului
Polimer
 Peptide
– Tipic 4 amino acizi, cross-lincati

Glicani
– zaharuri

zaharuri
– N-acetilglucosamina (NAG).
– acid N-acetilmuramic (NAM).
 NAG-NAM legaturi ß-1,4
 glicanul similar cu chitina
Peptidoglicanul- compozitie chimica
(G = NAG, M = NAM)
Proprietati particulare ale
peptidoglicanului
contine aminoacizi in forma dextro2. Aminoacizi neobisnuiti: acid
diaminopimelic
3. Sintetizat de o serie de enzime de la
nivelul membranei citoplasmatice nu in
ribozomi
1.
sinteza peptidoglicanului


enzime = autolizine
2 molecule carrier:
– uridin difosfat
– bactoprenol




Incepe in interiorul celulei
Constructia unitatii peptidice NAG-NAM
Traverseaza membrana,
Inserata in perete
PENICILLINA: blocheaza legaturile
transpeptidice .
 Se pierde rigiditatea viitorului perete

Efectul lizozimului si
pencilinei

autolizine
– taie peptidoglicanul
– insereaza noul complex
– “lipeste” taietura

Lizozimul – actioneaza similar.
– secretii, mucoase
– Mai activ pe Gram+ decat pe Gram-

Penicilina = antibiotic
– blocheaza transpeptidarea
– Nu are efecte secundare

De ce ??
Sferoplasti, Protoplasti, forme-L,
Micoplasme
Celule fara perete celular.
 Sferoplasti – daca provine din G (-)

– Forme L = sferoplasti stabili

Protoplasti – daca provin din G (+)
– rezista in mediu isotonic,
– lizate in mediu hipotonic

Micoplasme = grup de bacterii fara perete.
– Colonizeaza zone cu presiune osmotica crescuta
 Ex.vagin. M. genitalium, M. pneumoniae.
G (+) & G (-) proprietati comune
Lantul tetrapeptidic lateral:
 Poz.1 - L-alanine
– Legata de NAM
Poz.2 -D-glutamate
 Poz.4 - D-alanine
 Poz 3 ~ !!!!!!!

– Majoritatea G(-) – acid diaminopimelic (DAP)
– G (+) pot avea DAP, L-lizina, alti AA - L
COMPONENTE PARTICULARE ALE G(+)
1. Acizi teichoici si
lipoteichoic/teichuronici
 polimeri hidrosolubili
 2 tipuri :
– acizi teichoici de perete
 Legati de peptidoglican
– acizi teichoici de membrana
 Legati de membrana citoplasmatica

antigene majore de suprafata
– Leaga ionii de Mg => celula.
COMPONENTE PARTICULARE ALE G(+)

2.Polizaharidele
– Zaharuri neutre:
 manoza,
 arabinoza,
 galactoza,
 rhamnoza,
 glucozamina
– Zaharuri acide
 acid glucuronic
 acid manuronic.
COMPONENTE PARTICULARE ALE G(-)

3 componente – inafara stratului de
peptidoglican
– Lipoproteica,
– Membrana externa (ME) + spatiul periplasmic
– Lipopolizacharidul (LPZ)
1. Lipoproteina
 proteina: 57 AA.
 componenta lipidica
– inserata ne-covalent in ME
 Stabilizeaza structura
COMPONENTE PARTICULARE ALE G(-)
2. Membrana externa ≈ mb.citoplasmatica
– Dublu strat fosfolipidic,
– Proteine specifice

Majore:
– a. porine de matrita
 penetrante
 Nespecifice => difuzie libera: molecule hidrosolubile
– b. Porine inductibile - specificitate
 Lamβ
– c. Nonporine: OmpA
 Se ancoreaza de peptidoglican
 Receptorul pilului de sex in conjugarea bacteriana (F+F-)

Minore
– transporta specific molecule mici
 vitamina B12
 siderophori
 Functioneaza similar sistemelor clasice de transport : NBP, FeBP, si
PBP.
COMPONENTE PARTICULARE ALE G(-)
3. Lipopolizaharidul (LPZ)
 Lipid A
– Unitati dizaharidice (glucozamina) fosforilate
– Acizi grasi cu lant lung
– toxic = endotoxina bacteriilor G(-)
 lizate

Polizaharidul
– core = constant la toate speciile G(-).
 antigen major de suprafata = antigenul O
– Unitati repetitive terminale = specie specifice
 Trizaharide lineare sau tetra-, pent- zaharide ramificate
(tridimensionale)
 confera specificitatea antigenica
COMPONENTE PARTICULARE ALE G (-)
Spatiul periplasmic
 Contine proteine

– de legare
– Enzime hidrolitice