INTRODUCERE ÎN STUDIUL MICROBIOLOGIEI

1. INTRODUCERE ÎN STUDIUL MICROBIOLOGIEI

2. Microbiologia = ramura biologiei care studiază caracterele generale ale microbilor, forma, structura, activitatea fiziologică şi biologia acestora. • Microbii = organisme foarte mici, dimensiunea lor fiind exprimată în microni. • 1 micron = 1000 mm • 1 milimicron = 1 000 000 000 mm (nm) • Microbii sunt: • patogeni - produc îmbolnăviri • nepatogeni (saprofiţi) – nu produc boala decât ocazional

3. Rol pozitiv al microbilor: • floarea microbiană normală din intestin sintetizează vitamine din grupul B. • Ramurile microbiologiei: • Virusologia – studiază virusurile • Bacteriologia – studiază bacteriile • Micologia – studiază ciupercile microscopice parazite • Parazitologia – studiază paraziţii microscopici

4. Scurt istoric al microbiologiei • Ştiinţă relativ tânără a apărut în strânsă legătură cu dezvoltarea ştiinţelelor naturii, a fizicii, chimiei. • Microbiologia a contribuit la dezvoltarea biologiei în general şi în special a geneticii. • Contribuţia microbiologiei la fabricarea de vaccinuri şi antibiotice care au dus la diminuarea unor epidemii: ciumă, holeră, febră tifoidă, etc.

5. Începuturile microbiologiei – inventarea microscopului - olandezul Antonie Van Leeuwenhock între 1632-1732. • Microscopul mărea de 300 de ori şi a observat organisme vii denumite “animalicule”. • Întemeietorul microbiologiei trebuie considerat chimistul francez Louis Pasteur 1822-1895, care a demonstrat rolul microorganismelor în fermentaţia alcoolică şi lactică.

6. A introdus în practică vaccinul antirabic, anticărbunos şi tehnica de sterilizare prin pasteutizare. • Robert Koch 1843-1910, medic german, a descoperit agenţii etiologici ai tuberculozei, antraxului şi holerei. • A utilizat pentru prima data medii de cultură solide.

7. Ilia Mecinikov 1845-1916 – părintele imunologi-ei a deminstrat existenţa fagocitelor. • Victor Babeş 1854-1926 a scris primul tratat de microbiologie din lume. • A contribuit la studiul turbării, al leprei, TBC-ului, holerei, difteriei. • A descoperit peste 50 de microbi. A anticipat prin cercetările sale descoperirea antibioticelor

8. Ioan Cantacuzino 1863-1934, creatorul şcolii româneşti de microbiologie şi de medicină experimentală. • A fondat în 1921 Institutul Cantacuzino.

9. Definiţie:Virusologia (inframicrobiologia) – ştiinţa care studiază virusurile (inframicrobii) şi afecţiunile provocate de aceştia. Primul virus – 1982 – Ivanovski – virusul mozaicului tutunului Următoarele decenii: variola, rabia, poliomielita, hepatita virală, gripa, HIV Virusologie generală

10. 2. Caractere generale ale virusurilor • Virusurile – germeni extrem de mici, foarte puţini evoluaţi cu organizare rudimentară • Lipsite de enzime proprii • Multiplicarea lor este legată de parazitarea obligatorie a celulelor vii.

11. Particularităţi: • Particule de dimensiuni foarte mici (18-400nm), vizibile doar cu microscopul electronic. • Posedă un singur tip de acid nucleic: ADN, ARN • Sunt paraziţi intracelulari obligatorii • Înmulţirea virusurilor – replicare • Sunt specifice, fiecare virus provoacă o anumită boală • Fiecare virus prezintă o structură anitigenică specifică (omul şi animalele infectate cu un virus produc anticopri specifici iar imunitatea dobândită este solidă şi de lungă durată) • Virusurile sunt insensibile la antibioticile uzuale

12. Definiţie • Virion = virus = corpuscul elementar = corpuscul viral • unitatea virală, morfofuncţională, completă, intactă, infecţioasă, cu diametrul cuprins între 18-400 nm, capabil să infecteze bacterii, plante, animale, omul • Se găsesc extracelular: • – înainte de a infecta celula gazdă • – după ce s-au asamblat şi au fost eliberaţi din celula în care s-au multiplicat

13. Dimensiune • Extrem de mici: • 18 – 30 nm (Parvoviridae, Picornaviridae) • 18 – 30 nm (Parvoviridae, Picornaviridae) • 40 – 80 nm • rotavirus, v. rubeolos, v. hepatitei B, v. hepatitei C • 90 – 200 nm • V. herpetic, v. rujeolos, v. respirator sinciţial, v. rabic • 300 - 450 nm (Poxviridae) • v. Variolic • peste 900 nm lungime, diametru 80 nm (Filoviridae)

14. VIRUS VEGETATIV – particula virală aflatăîn celulă, deficitară în unele aspecte ale replicării,lipsit de capsidă. • PROVIRUS – genom viral integrat încromozomul celulei gazdă, multiplicându-sesincron cu acesta.

15. Morfologia virusurilor • sferic • v.gripal, v.herpetic, adenovirus, v. polio • cilindric, bastonaş • v. mozaicului tutunului, fagi • paralelipiped • v. variolic, v. vaccinia • Cartuş • v. rabic • filamentos • v. Ebola • sferic cu coadă • bacteriofag

20. GENOMUL VIRAL • este alcătuit dintr-o moleculă de acid nucleicviral • Fie ARN → RIBOVIRUSURI • Fie ADN → DEZOXIRIBOVIRUSURI • poartă informaţia genetică necesară replicării • determină capacitatea infectivă a virusului.

21. Funcţiile genomului • Conţine întreaga informaţie genetică necesară replicării • Asigură infectivitatea virală • Este capabilă de autoreplicare în absenţa celorlalţi constituenţi virali • Excepţie ARN viral izolat, m.c., sens negativ (virusuri cu genom divizat – orthomyxovirus)

22. CAPSIDA • complex de structuri proteice care îmbracă acidul nucleic viral • are arhitectură şi compoziţie specificefiecărui tip viral

24. Funcţiile capsidei virale • protejează genomul de acţiunea factorilor externi, de nucleazele celulare; • asigură forma virionului; • fixează virionii nuzi de receptorii celulari specifici; • subunităţile structurale ale capsidei sunt antigene care induc formarea şi • reacţionează cu anticorpii neutralizanţi.

25. Învelişul viral • peplos, anvelopă • derivă din membranele celulei gazdă: • din membrana plasmatică • v. gripal, • v. paragripal, • retrovirusuri • din membrana nucleară • herpesvirus

27. Rolul învelişului viral • protejează nucleocapsida; • intervine în iniţierea ciclului infectant prin recunoaşterea şi ataşarea v. de receptorii celulari; • intervine în procesul de asamblare a noilor particule virale; • intervine în activităţi specific virale (hemaglutinare, hemadsorbţie, hemoliză, fuziunea membranelor celulare);

28. Structura invelişului extern • Structuri proprii virale: • Proteina M (matrix) • Spiculi: • Hemaglutinine • Neuraminidaze • Profactori de fuziune

29. Spiculii • Hemaglutininele • Prezente la virusurile invelite • Formă de bastonaşe prismatice cu baza triunighiulară • Funcţii: • Recunoaşte receptori celulari, ataşarea şi penetrarea virusului în celulă • Induc răspuns imun • Rol în hemaglutinarea hematiilor

30. Spiculii • Neuraminidazele • Prezente la orthomyxovirus şi paramyxovirus • Sunt glicoproteine ancoarte în dublu strat lipidic • Funcţii: • Facilitează pătrunderea virusului în celula gazdă prin scindarea acidului sialic din glicoproteinele suprafeţei celulare • Intervin în procesul de ieşire a noilor particule din celulă

32. Spiculii • Profactorul de fuziune • Poate fi situat pe învelişul viral • Prezent la herpes virus, paramyxovirus • Este glicoproteină • Funcţii: • Fuzionarea învelişului viral cu membrana celulară favorizând penetrarea virusului în celula gazdă • Diseminarea infecţiei • Producerea hemolizei

33. Alte componente asociate virionului • Enzimele virale • Sinteza de proteine-enzime codificate de virus este restrânsă (nr. mic de gene din genomul v.) • Sunt proteine • Structurale - în învelişul viral • rol – interrelaţe cu celula gazdă • Nestructurale - asociate nucleocapsidei – rol • replicarea genomului viral • sinteza de proteine virale

34. Bacteriofagii • Structură: • Cap • Coadă • Capul – formă sferică, alungită, prismă hexagonală – are o porţiune centrală densă, formată din ADN şi capsida. • Coada - cilindru axial rigid învelit într-un manşon contractil • - placă terminală cu 6 fibre cu rol de fixare pe celula gazdă (bacteria)

36. Compozitia chimica a virusurilor • Elementele de bază • Proteine • Glucide • Lipide • Ac. Nucleici • Virusuri simple: proteină + ac. nucleic (v. polio, Pr+ ARN); bacteriofagi- Pr. + ADN • Virusuri complexe: - genom viral, pătura pr. internă, pătura externa lipoproteică. (v. gripal) • Proteinele virale • parte comp. a capsidei • proteine cu rol enzimatic

37. 5. Cultivarea şi modul de multiplicare al virusurilor • Pt. stabilirea dg. unei viroze sunt necesare izolarea şi identificarea ag. patogen în prod. patologice recoltate de la bolnav, cadavru. Cultivarea lor e posibilă prin inoculare în o gazdă receptivă: • Animale de laborator • Ouă embrionate • Culturi de celule • Multiplicarea virusurilor – se autoreproduc folosind mecanismele celulare din interiorul celulelor vii, de unde iau: hrana,enzimele,energia necesară multiplicării.

38. Multiplicarea virusurilor-replicare • Etape: • Adsorbţia - faza de adeziune şi fixare la celula- gazdă • Pătrunderea v. în celula-gazdă • Faza de eclipsă - v. pătruns în cel. se dezintegrează în ac. nucleic şi proteine şi nu mai poate fi pus în evidenţă. • Faza de multiplicare activă – ac. nucleic separat şi capsida separat se multiplică pt. ca în final să se asambleze - formînd particule virale complete. • Faza de eliberare .v. formate părăsesc celula treptat pe măsura formării sau se acumulează - explozia celulei -gazdă, eliberîndu-se - infectînd alte celule.

40. ACŢIUNEA AGENŢILOR FIZICI, CHIMICI ŞIBIOLOGICI ASUPRA VIRUSURILOR

41. AGENŢI FIZICI TEMPERATURA • Căldura • factori: tip de virus, prezenţa substanţe protectoare • 18-25°C • sensibile: v.rujeolos, v.gripal etc. • moderat sensibile: v.Ebola, v.Marburg, v.Epstein-Barr etc. • rezistente: v.coxsackie, v.variolic etc • 56-100°C • 30 minute – inactivarea majorităţii virusurilor

42. AGENŢI FIZICI - TEMPERATURA • Căldura • căldura umedă: • fierberea (100°C) • câteva minute – VHA, v.rabic • 30 minute – VHB • autoclavarea: • 121°C, 1 atm, 30 minute – toate virusurile

43. AGENŢI FIZICI - TEMPERATURA • Frigul • conservă virusurile • 4°C (refrigerare) • câteva săptămâni – enterovirusuri • doi ani – v.rabic în fragmente de nevrax • -20°C (congelare) • insuficientă pt păstrarea v.gripale, v.respirator siciţial • -70°C (congelare) / păstrare în azot lichid la -190°C • prezervarea infectivităţii pt ani de zile

44. AGENŢI FIZICI – pH-ul • pH • sub 5→deteriorează infectivitatea • peste 9 • stabile la pH extrem • acid 3 – enterovirusuri • alcalin 9 – v.gripal B

45. AGENŢI FIZICI - RADIAŢIILE • IONIZANTE • acţiune • directă: pe acizi nucleici şi proteine virale • indirectă: ionizarea mediului înconjurător – producere de compuşi toxici • radiaţii electromagnetice (X, gamma) • radiaţii corpusculare (α şi β) • inactivează virusurile

46. AGENŢI FIZICI - ULTRASUNETELE • vibraţii peste 20 kHz/sec • folosite pt: • eliberarea virusurilor din celule • obţinerea unor substructuri virale • omogenizarea suspensiilor virale etc.

47. AGENŢI CHIMICI – AGENŢI VIRULICIZI • agenţi oxidanţi • 1%, oxidări în proteinele virale • peroxid de hidrogen (H2O2( • 3-6%, inactivare virus, agent antiseptizant • ozon • dezinfecţia apei, f.scump, puțin utilizat • permanganat de potasiu • 1%

48. AGENŢI CHIMICI – AGENŢI VIRULICIZI • aldehide • formaldehida (formol) • 1-8%, atacă acizii nucleici şi proteinele virale • agent decontaminant • aerosoli pt decontaminarea aerului • glutaraldehida • 2% tamponată cu bicarbonat de Na, la pH 7,5-8,5 • sterilizarea “la rece”: instrumentar medical delicat • HIV, HBV

49. AGENŢI CHIMICI – AGENŢI VIRULICIZI • halogeni/compuşi halogenaţi • clorul • tratarea apei potabile • hipoclorit de calciu / hipoclorit de sodiu • 10%, deteriorează acizii nucleici virali, dezinfectanţi antivirali universali • cloramina • 2-5%, 20%

50. AGENŢI CHIMICI – AGENŢI VIRULICIZI • detergenţi • sintetici • afectează virusuri cu peplos • dezoxicolat de Na • dodecilsulfat de Na • Tween 80 • cationici • acţiune virulicidă + acţiune spumantă • săruri de amoniu cuaternar 20% • clorura de benzolcarmin – pt. tegumente – muşcături de • animale – 1% inactivare v.rabic