Morfologie bacteriana

1. Morfologie bacteriana Dr. Carmen Costache

2. 1.Structuri obligatorii: Nucleoid, Citoplasma, Membrană citoplasmatică, Perete celular 2.Structuri facultative * neesenţiale pentrumultiplicare * conferä proprietäţi de patogenitatea Capsulă, Glicocalix; Pili comuni, pili de sex, Flageli (Cili), Spori STRUCTURA

3. NUCLEOID • nu are • nucleoli, • membrana nucleară. • Se evidenţiază: • prin coloraţii speciale: • coloraţia Feulgen, • acridin orange; • microscopia electronică (aspect fibrilar).

5. 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

6. NUCLEOID • studiirecente => Cz lineari • Borrellia burgdorferi, • Streptomyces spp • Nr. copii de AND/cz la un moment dat • Depind de stadiul ciclului celular

7. Material genetic extracromozomial • autonom sau integrat în cz bacterian • Plasmidele • Bacteriofagii

8. 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

9. 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.

10. CITOPLASMA BACTERIILOR • necompartimentată, • fără organite: • reticul endoplasmatic, • aparat Golgi, • mitocondrii, • 2 zone distincte • Periferica, amorfa • Interna (nucleoidul)

11. 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) 50 S • Clindamicin, • Tetracicline • Aminoglicozide 30 S

12. 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)

13. 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

15. 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.

16. 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.

17. FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE • 1. Permeabilitate selectivă şi transport de substanţe: • transport pasiv = difuzia simplă, substanţecu GM mică • transportul activ • contra gradient de concentraţie, • cu consum de energie

18. 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.

19. FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE • 5.Ţinta de acţiune pentru detergenţi şi antibiotice (bactericid.)

20. FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE • 6. Replicarea ADN cromozomial, plasmidic: • prin mezozomii septali • 7. Sediul motorului ciliar

21. FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE • 8. Import de macromolecule • ex. fragment de ADN, de la bacterii donatoare = transformare

22. FUNCŢIILE MEMBRANEI CITOPLASMATICE • 9.Sediul receptorilor chemotactici: • deplasarea spre substanţele nutritive

23. PERETELE CELULAR BACTERIAN • prezent la majoritatea bacteriilor, cu excepţia genului Mycoplasma. • PERETELE CELULAR LA BACTERII GRAM POZITIVE • gros (15- 50 nm), darsimplu 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 • (excepţional-ex proteina A a Stafilococului aureus • Lipidele sunt în cantitate mică (<1%); • excepţie Mycobacterium,

27. PERETELE CELULAR LA BACTERII GRAM NEGATIVE • subţire (10 -15 nm)dar complex structurat • 1. Peptidoglicanul : • 1- 2 straturi de peptidoglican, bidimensional • 2. Stratul lipoproteic Formează un schelet • 3. Membrana externă • masă fosfolipidică fluidă, în care înoată 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)

28. 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

29. 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.

31. FUNCŢIILE PERETELUI CELULAR • 1. Menţine forma • 2. delimitarea bacteriilor în 2 grupeGram. • 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.

32. FORMATIUNI FACULTATIVE • Conferă bacteriilor proprietăţi importante în natură • aderenţa, • rezistenţă la fagocitoză ( unele fiind factori de patogenitate.) CAPSULA • strat amorf de înveliş • 3 structuri : • Capsula microscopică :poate înconjura 1-2 bacterii. • Ex. Pneumococi, Meningococi, Hemofili, Bacilul cărbunos, Klebsiella, Clostridium perfringers. • Microcapsulă: antigenul K / antigen Vi la Salmonella. • se evidenţiază doar în microscopie electronică • poate înconjura doar parţial peretele celular. • Stratul mucos produs doar în condiţii naturale =>patogene

33. Capsula se evidenţiază 1. În frotiuri prin: • coloraţii negative, • nu colorează capsula, • vizibilă ca un halou alb în jurul bacteriilor: • coloraţia Gram (prod. patologic), • Burri (culturi pure) • coloraţii pozitive: coloraţia Muir 2. Prin reacţii antigen - anticorp: • reacţia de precipitare şi reacţia de umflare a capsulei 3. După aspectul coloniilor pe medii de cultură: • foarte mucoase

34. CAPSULA

35. Compoziţie chimică • polizaharidică, • majoritatea bacteriilor capsulate (Pneumococ, Meningococ, Hemofili). • polipeptidică: • polimer al acidului D - Glutamic, la bacilul cărbunos. • proteică • Yersinia pestis, • polimer de acid hialuronic la Streptococ β - hemolitic. Rol • 1. antigen bacterian. • 2. factor de patogenitate bacterian: • se opune fagocitării bacteriilor.

36. GLICOCALIXUL • strat de suprafaţă sintetizat de bacterii în mediul lor natural. • structurat, • fibre polizaharidice lungi (dextran sau levan) • se poate evidenţia doar în microscopie electronică Rol • 1.adezina polizaharidică • 2.factor de colonizare • Ex. Mutanul ( Streptococus mutans) - aderă de smalţul dentar cu formarea cariei dentare. Bacteriile produc metaboliţi acizi, care atacă smalţul dentar.

37. PILII COMUNI (FIMBRII) • Pleacă din membrana citoplasmică, străbat PC • formaţiuni filamentoase, tubulare scurte • număr mare (aproximativ 100 - 200 pili). • natură proteică (pileină ). • determinism cromozomial • mai rar determinism plasmidic. • întâlniţi la bacteriile Gram negative

38. PILII • Rol • 1. adezinele proteice ale bacteriilor: • aderarea nespecifică pe suprafeţe inerte, • aderarea specifică pe mucoase, epitelii, endotelii, hematii, fagocite. • 2. factor de patogenitate • Gonococii, E. coli- (ETEC), • 3. antigene • posibilitatea modificarea structurii antigenice

39. PILII DE SEX • formaţiuni tubulare lungi • număr mic(1-4 ) • prezenţi la bacteriile G negative • au determinism extracromozomial (plasmidic) • Rol: conjugarea bacteriană

40. FLAGELI (CILI) • formaţiuni tubulare lungi • aprox. 20 m lungime/20 nm lăţime. • organite de locomoţie ale bacteriilor • Structură proteică = flagelină • Ultrasctructura la ME: • corpuscul bazal ş • cilindru proteic (filament axial). • Evidentierea cililor : • în preparate microscopice: • coloraţii speciale • indirect în preparate native (mobilitatea bacteriană) . • pe medii de cultură, prin însămânţarea bacteriilor prin înţepare: • bacteriile imobile se dezvoltă doar pe traiectul de înţepare, • cele mobile se dezvoltă în tot mediul.

43. Rol: • 1. mobilitate, spre locurile unde există atractanţi: • chimiotaxie (deplasarea spre substanţe chimice); • fototaxie (deplasare spre locurile cu lumină); etc • 2.antigen bacterian - antigenul “H”, • Weil - Felix a evidenţiat la Proteus, • însămânţată într-un punct dintr-un mediu, se dezvoltă pe tot mediul sub forma unor văluri concentrice (hauch).

44. SPORII • forme de rezistenţă - condiţii nefavorabile de temperatură, nutriţie, pH, oxigen, • formă primitivă de diferenţiere celulară la bacterii. • Sporularea: • iniţial endospori ulteior - spori liberi = exospori • Germinare • Revenire la forma vegetativă când întâlnesc condiţii favorabile • Evidenţierea sporilor • coloraţii negative: Gram (formaţiuni ovalare, necolorate, în interiorul bacteriilor). • coloraţii pozitive: verde – malachit şi safranină • Ultrastructura sporilor (ME) din interior spre exterior: • Protoplastul sporal • Peretele sporal • Cortexul • Învelişurile sporale si exosporium • Rol: • 1. identificarea bacteriilor. • 2.alegerea metodelor de sterilizare şi dezinfecţie capabile să distrugă sporii

46. SPORI

47. IMPORTANŢA CUNOŞTINŢELOR DE MORFOLOGIE BACTERIANĂ • I. Pentru unele boli infecţioase, examenul microscopic = singura posibilitate diagnostică. Ex. Sifilis - Treponema pallidum, • nu există posibilitatea de a izola, cultiva =>evidenţierea şi identificarea în preparat nativ sau în frotiuri prin coloraţii speciale (impregnarea argentică) = forma spiralată.

48. IMPORTANŢA CUNOŞTINŢELOR DE MORFOLOGIE BACTERIANĂ • II. Pentru alte boli infectioase, există posibilitatea cultivării şi izolării agentului etiologic, dar examenul microscopic oferă informaţii preţioase. • gonoree - Neisseria gonnorhoeae (gonococ) • imaginea microscopică: PMN, diplococi intra şi extracelulari. • tuberculoză, bacilul Koch se dezvoltă lent, • frotiu din produs patologic: evidenţierea de bacili acido - alcoolorezistenţi prin coloraţia Ziehl - Neelsen,

49. IMPORTANŢA CUNOŞTINŢELOR DE MORFOLOGIE BACTERIANĂ • III. Pentru alte boli infecţioase- informaţii orientative. Frotiu din puroi, colorat Gram: • coci Gram pozitivi dispuşi în grămezi - infecţie stafilococică • coci Gram pozitivi, dispuşi în lanţuri - infecţie streptococică • diplobacili Gram pozitivi, capsulaţi - etiologie cărbunoasă • bacili G pozitivi deformaţi - tetanos ( Clostridium tetani) • bacili G negativi capsulaţi - Klebsiella Frotiu din spută: • diplococi Gram pozitivi capsulaţi - pneumonie pneumococică • bacili Gram negativi capsulaţi – Klebsiella pn. Frotiu din LCR: • diplococi G negativi -etiologie meningococică. • diplococi G pozitivi capsulaţi -etiologie pneumococicä