curs 1 microbiologie
DESCRIPTION
facultate de medicina, disciplina microbiologieTRANSCRIPT
•OBIECTUL SI ISTORICUL MICROBIOLOGIEI MEDICALECELULE EUCARIOTE / PROCARIOTE
CLASIFICAREA BACTERIILOR DUPA FORMA SI DISPUNERECARACTERISTICI TINCTORIALE
CURS 1
Dr. Anda Baicus
Microbiologia stiinta care se ocupa cu studiul microorganismelor
1. Perioada de inceput• 1600 - a fost inventat microscopul de catre Hans si Zaccharias Janssen• 1665 Robert Hooke-a facut primele observatii privind cele mai mici forme de
viata- termenul de “celula”• 1674 Anton van Leeuwenhoek utilizand propriul microscop cu magnitudinea
de 200x-300x a fost primul care a observat si a descris microbii
O lentila biconvexa de marimea unui varf de ac Obiectul de examinat era montat direct pe suport sau in interiorul unui mic tub de sticla montat pe suport.
•1735 Carolus Linnaeus a dezvoltat metodele de clasificare bacteriana si nomenclatura dubla (genul si specia)- taxonomia
2. Anii de aur ai Microbiologiei
• Teoria generatiei spontane (organisme vii se pot dezvolta din materie inerta) afirmata de Aristotel, infirmata de Redi(1600), Needham ; Spallanzani(1799), (1861) Pasteur
• Edward Jenner 1798 - primul vaccin produs si testat a fost cel impotriva variolei; Pasteur a introdus termenul de “vaccin” si a realizat vaccinul impotriva rabiei
• 1840 Friedrich Henle a pus bazele teoriei microbiene privind etiologia bolilor umane teorie ce a fost confirmata in anii 1870 -1880 de Robert Koch si Louis Pasteur
• 1860 Joseph Lister a introdus utilizarea dezinfectantilor in chirurgie pentru instrumentar si echipament
• 1861 Louis Pasteur a demonstrat prezenta ubicuitara a microorganismelor si necesitatea dezvoltarii tehnicilor aseptice in laborator dar si in practica medicala.
• 1870 Robert Koch (Postulatele lui Koch) demonstreaza introducand tehnica culturii microbiene pure ca un anumit microorganism produce o boala specifica si daca microorganismul obtinut in cultura pura este inoculat unui animal sanatos este reprodusa aceeasi boala
• 1870 introdusa coloratia Gram
• Chemoterapia : 1910 Paul Ehrlich care a descoperit primul agent antimicrobian impotriva spirochetei responsabile de producerea sifilisului; Alexander Fleming (1928- penicilina); Gerhard Domagk (1935 - sulfamidele); si Selman Waksman (1943 - streptomicina)
• Incepand cu anul 1940 a fost dezvoltata tehnica microscopiei electronice
• 1946 John Enders a reusit sa cultive virusurile pe culturi celulare- productia de vaccinuri virale
2. Anii de aur ai Microbiologiei
Microbiologia moderna
• Avansarea in chemoterapie inceputa in 1900 – penicilina, sulfamide
• Focusata pe studiul metabolismului, biochimie, genetica moleculara
• Introducerea tehnologiei de recombinare ADN si terapie genetica•
Studierea microorganismelor in mediul natural
• Descoperirea in sange a substantelor active impotriva patogenilor, dezvoltarea serologiei
Procariotele 16S ARN ribozomal
• Bacteriile • organisme unicelulare fara material genetic delimitat de membrana
nucleara• din acest motiv sunt denumite prokariote de la cuvantul prenucleus din
lb. greaca• Forma: coci, bacili , cocobacili, spirili • Dispunere : lanturi, gramezi, diplo• Au perete celular : peptidoglican componentul esential• Diviziune : binara • Nutritie : substante organice , chimice, lumina, substante anorganice
Archaebacterii• au perete celular dar nu contine peptidoglican •prezente in mediu natural, supravietuiesc in conditii extreme de mediu sol, apa, (temperatura ridicata, concentratie crescuta de sare, pH scazut) sau in relatie de simbioza la nivelul tractului digestiv al animalelor si prezinta un metabolism diferit de al eubacteriilor cu producere de metan. • nu produc boli umane
Fungiicelule eukarioteunicelulare (drojdii) sau multicelulare (ciuperci) mucegaiurile sunt formele tipice de fungi si formeaza mase vizibile denumite miceliiInfectii umane ( fungii); industria alimentara (ciuperci)
a) Mucegaiul : Penicillium chrysogenum, produce penicilina , are hife filamentoase lungi care se impletesc formand corpul , reprodurere prin spori (b) DrojdiaSaccharomyces cerevisiae. Rotunzi/ovali , reproducere [prin inmugurire , responsabila de producerea alcoolului din zahar
Protozoare (ex. Amoeba proteus ) celule eukariote unicelulare se deplaseaza cu ajutorul pseudopodelor , flageliilor sau cililor pot supravietui ca entitati libere sau ca paraziti ai altor organisme reproducre sexuata / asexuata
(a) Pseudopode: extensii celulare utilizate pentru locomotie si hrana
(b) Cilii, extensii scurte , mobile, asemanatoare firului de par ( Euplotes).
(c) Flagelii, ~bici sunt mai putin numerosi decat cilii si mai lungi (Euplotes)
• Alge• celule eukariote unicelulare sau multicelulare, perete celular contine celuloza ~ plante •reproducere sexuata / asexuata , prezente in ape proaspete sau sarate •clasificate functie de pigment , granule de stocare (incluzii) , compozitia peretelui celular
Alge. (a) Spirogyra , creste in lanturi de celule ce contin structuri fotosintetice. (b) Diatom- pererete celular ~ sticlei
•Helminti• acesti viermi nu sunt microscopici, parte a ciclului de viata implica aparitia formelor microscopice •dimensiunea : forme microscopice pana la > 7 m lungime• tehnicile de lab: oua in stadii imature in sange, fecale, urina
Stadiu imatur de vierme in sange
•Virusurile •nu sunt structuri celulare , contin un singur tip de ARN/ADN inconjurat de un invelis proteic, unii au invelis lipidic•paraziti obligatorii •vizualizati la ME
Imagine de ME bacterie infectata de virusuri
Prionii*
• sunt particule infecţioase asociate cu apariţia bolilor degenerative subacute,progresive ale sistemului nervos central (ex.encefalopatie spongiformă subacută Creutzfeldt-Jacob).
Proteinele prionice exista, in mod normal, in absolut toate celulele mamiferelor, participand la structura membranelor celulare Forma normala a proteinelor prionice este cunoscuta in literatura sub denumirea PrPc (proteina prionica celulara), dar rolul sau fiziologic nu este, inca, bine stabilit Forma infectioasa a acestei structuri este notata PrPsc (prescurtarea sc provine de la termenul scrapie, aceasta fiind boala prionica a oilorDin motive mai mult sau mai putin cunoscute, se pare ca moleculele proteice prionice normale (PrPc) au capacitatea de a se plia si de a polimeriza (sub actiunea foldazelor celulare), generand structuri anormale, amiloidice care se acumuleaza masiv in sistemul nervos central.
• in tesutul cerebral al animalelor cu infectie prionica apar placi de amiloid si fibrile amiloide
• amiloidul reprezinta un derivat dintr-o glicoproteina celulara normala (PrP°), care se gaseste in mod normal pe membrana celulei neuronale
• in cursul infectiei prionice se produce conversia unei cantitati mari de proteina PrPc (prin modificari posttranslationale) in PrPsc (izoforma anormala a PrPc). Aceasta PrPsc reprezinta tocmai SAF (proteina inalt infectioasa).
Acumulari de prioni in tesutul cerebral uman
• simbioza (bacteriile saprofite- nepatogene care nu-si castiga niciodata patogenitatea)
• comensalism (bacterii saprofite conditionat patogene sau oportuniste - intre aceste bacterii si gazda exista un echilibru care atunci cand se rupe determina patogenitatea acestora)
• parazitism obligatoriu (bacterii patogene in relatie cu gada; numai bacteria profita )
• parazitism facultativ (bacterii telurice - bacterii ce supravietuiesc libere in natura)
•
Relatiile dintre macroorganism si microorganism
Caracteristici Celule procariote (eubacterii) Celule eucarioteDimensiune 0,5-5µm 5µmPerete celular Prezent (lipseste la Mycoplasme si
forme L**)Componenta caracteristica - peptidoglicanul (heteropolimer avand ca baza acid N acetil muramic si N acetil glucozamina
Absent (prezent la fungi)
Membrana citoplasmatica
Nu contine steroli, unele celule poseda sisteme membranoase (mezozomi, lamele fotosintetizante)
Contine steroli
Structura nucleara Lipsa membranei nucleare , material nuclear (nucleoid)
Membrana nucleara prezenta
Organizarea materialului genetic
ADN-ul este organizat intr-o singura molecula (celule haploide) dublu helicoidala, circular inchisa,contine exoni, nu contine introni, nu este condensat cu histone
Nucleu tipic cu nucleol si membrana nuclear (celule diploide cu numar constant de cromozomi in functie de specie) ADN -ul liniar dublu helicoidal contine exoni si introni si este condensat cu histone
Diviziune celulara Diviziune binara, directa Mitoza sau meiozaOrganite citoplasmatice
Absente Prezente, mitocondrii , reticul endoplasmic, aparat Golgi
Ribozomi 70S (30S+ 50S) 80S (40S+60S)Respiratia Prin membrana citoplasmatica Prin mitocondrii
Exon- secventa de deoxinucleotide din regiunea intragenica a ADN-ului eucariotic care va fi exprimata in ARNm (secventa codificatoare)Intron – secventa din ADN-ul eucariotelor care nu este exprimata in molecula de ARN matur; nu sunt purtatori de mesaj genetic ; sunt indepartati in procesul de formare a ARNm prin procesele de imbinare alternative si amestecare a exonilor
30S= 16S rARN + 21 polipeptide ; 50S=5S rARN + 34 polipeptide
CARACTERISTICI COMPARATIVE CELULE EUCARIOTE / PROCARIOTE
Mitocondrie Membrana citoplasmatica
Lizozom
Reticul endoplasmic
Aparat Golgi
Ribozomi 80S
Citoplasma
Membrana nucleara
Nucleu
Perete celularPeptidoglican Cromozom
Membrana citoplasmatica
PlasmidCitoplasma bogata in ribozomi 70S
Flagel
Celula procariota
Celula eucariota
Dimensiuni ale celor mai reprezentative bacterii, virusuri, fungi, protozoare comparativ cu
dimensiunea eritrocitelor * Mycoplasma cea mai mica bacterie- Bacillus anthracis –unul dintre cei mai
mari bacili*Poliovirus (dintre cele mai mici virusuri)- Poxvirusul (cel mai mare virus)
*Candida albicans – dimensiuni mai mari decat bacteriile
Limita de vizualizare ME
HematieLimita de vizualizare MO
Cea mai mica limita de vizualizare fara microscop
A coci• A1 – gramezi Staphylococcus• A2 - lanturi Streptococcus • A3 – diplo contact punctiform
Streptococcus pneumoniae• A4 - diplo reniformi Neisseria
B bacili• B1- Bacillus- capete drepte • B2- Salmonella- capete rotunjite• B3- Corynebacterium – forma de
bata• B4- Fusobacterium – fusiform• B5- Vibrio- forma de virgula
Cocobacili – Haemophilus
C-Spirochete • C1- Borrelia- spire relaxate• C2- Treponema- spire stranse
Morfologie bacteriana
Clasificarea bacteriilorFenotipica
Aspecte ale vizualizarii microscopice-Morfologie: rotunda (coci), bastonas (bacili), virgula, spiralata, pleomorfa, aspect filamentos, - Dispunere : in gramezi, lanturi, perechi - Comportamentul fata de coloratia Gram: Gram pozitive, Gram negativeAspect macroscopic al coloniilor bacteriene :forma, opacitate culoareneted S (caracteristica a tulpinilor virulente) rugos R (caracteristica a tulpinilor imbatranite, degradate antigenic,exista si exceptii pentru tulpini virulente cu crestere de tip R : Bacillus. anthracis, Corynebacterium diphteriae,Mycobacterium tuberculosis)mucoid M (caracteristica a tulpinilor cu capsula)Biotipare markeri biochimici determinarea prezentei proteazelor specific, enzimelor hidrolitice Serotipare : identificare antigenica bacteriana, stabilirea speciei si serotipului, Sensibilitatea la anumite clase de antibioticeTipaj fagic – Lizotipie testarea susceptibilitatii b bacteriene la infectia cu bacteriofagi*
Coloratia Gram
Sept de diviziune
Membrana externa
pili capsulaMembrana citoplasmatica
incluzii
Peptidoglican
porine
Spatiu periplasmatic
flagelcromozom
ribozomiribozomiProteine de suprafata
flagel
Membrana citoplasmatica
incluzii
Capsula
Peptidoglicanmezozomi
Gram pozitive Gram negative
Gram pozitive Gram negative
MORFOLOGIE BACTERIANA
ASPECTE ALE CRESTERII BACTERIENE PE MEDII SOLIDE
S M
R
Analitica (gen, specie, subspecie)
Analiza intregii mase proteice celulare prin spectroscopie de masaAnaliza acizilor grasi din peretele celular - ex. acidul micolic pentru speciile de Mycobacterium
Genotipica Analiza materialului genetic ( ex. raportul guanidina citozinaSecventierea ADN bacterian, in special cel ribozomal la acest nivel secventele sunt conservate pentru Familie si Gen dar variabile pentru specii si subspecii)
Functie de necesitatile metabolice si complexitatea structurala
Bacterii tipice : pot forma flora normală sau pot fi patogene pentru om, unele pot produce spori asexuaţiMycoplasme cele mai mici şi simple bacterii , cu replicare proprie ,nu au perete celular, singurele procariote care conţin steroli in membrana citoplasmatica Rickettsii : bacterii obligatoriu intracelulare , incapabile de replicare proprie (necesarul de ATP (adenozin trifosfat ) este asigurat de celula gazdă)Chlamydii :bacterii asemănătoare cu cele obligatoriu intracelulare , dar care prezintă un ciclu de creştere complex ce implică forme intra şi extra celulare (necesarul de ATP (adenozin trifosfat ) este asigurat de celula gazdă)
Clasificarea bacteriilor