Microbiologie - Curs 3

Download Microbiologie - Curs 3

Post on 29-Jul-2015

43 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

,,--------------------------------"l

Curs III. Fiziologia bacterian. Metabolismul bacterian

1. 2. 3. 4.

Compoziia chimic a bacteriilor Nutriia bacterian. Cerine nutritive Factori ce influeneaz ce influeneaz creterea bacterian Metabolismul bacterian

1. Compoziia chimic a bacteriilor Compoziia chimic a bacteriilor este controlat genetic. Totui. ea difer n diverse momente ale existenei bacteriilor, n funcie de relaia dintre informaia genetic i factorii de mediu. Acest aspect deriv din extraordinara capacitate de adaptare a bacteriilor la condiiile mediului ambient. Principalele elemente constitutive ale bacteriilor sunt: a. Apa - constituie aprox. 80% din greutatea umeda a bacteriei Forme: Apa libera Apa legata fizico-chimic (forma exclusiv la spori) Rol: Mediu de dispersie Reactiv Derivat final al unor procese metabolice b. Substanele minerale - constituie 2-30% din greutatea uscat a bacteriei Elemente: Na, K, P, S, Ca, CI, Fe Oligoelemente: Cu, Zn, Mg - rol de catalizatori Rol: Structural Regleaza presiunea osmotica Favorizeaza schimburile cu mediul Catalizatori in reactii enzimatice - rol metabolic Reglarea pH si potentialului redox c. Glucidele - constituie 10-25% din greutatea uscat a bacteriei, funcie de vrst, specie, condiii de mediu Forme: Glucide simple Polizaharide, glicopeptide Rol: Structural Metabolic - metabolismul glucidic Importan n identificarea biochimic

d. Proteinele - constituie 40% - 80% din greutatea uscat a bacteriei, funcie de vrsta, specie, condiii de mediu Forme: Holoproteine - proteine simple Heteroproteine - glicoproteine, cromoproteine, nucleoproteine Rol: Structural Enzime Bacteriile pot sintetiza mii de enzime, implicate n procese metabolice complexe. Aceste enzime pot fi clasificate n funcie de mai multe criterii: Dup locul de actiune: enzime intracelulare sau endoenzime; enzime ectocelulare - n membrana citoplasmatic; au rol n permeabilitatea selectiv (permeaze, translocaze); enzime extracelulare sau exoenzime - eliberate n mediu (hidrolaze) Dupa reactia catalizat: hidrolaze (fosfataza, proteaza); transferaze (aminotransferaza); oxido-reductaze (catalaza, oxidaza, peroxidaza); izomeraze etc. Dup rol: constitutive - exist ntotdeauna n celul indiferent de natura mediului; - adaptative (inductibile) - gena care codific sinteza se activeaz ca rspuns la anumii compui din mediu (ex. penicilinaza, lactaza etc.). Enzimele bacteriene au un rol natural n circuitul substanelor organice i au fost valorificate ntr-o serie de procese biotehnologice, cum sunt: degradarea deeuri lor, procese industriale, medicin Enzimele bacteriene sunt utilizate de asemenea n taxonomia bacteriana, pentru identificarea biochimic a bacteriilor e. Lipidele - constituie 1-10% din greutatea uscat a bacteriei, cu variaii n funcie de vrsta, specie, condiii de mediu; la mycobacterii proporia lipidelor ajunge pn la 40% Forme: Fosfolipide - ex. Treponema Lipidul A - component structural al membranei exteme la Gram negativi Acizi grasi, ceruri - reprezentate n special la mycobacterii Rol: Structural (perete bacterian, membrane celulare) Substane de rezerv (vacuole)

f. Pigmenii - componente prezente la bacteriile cromogene Pot fi clasificai n funcie de mai multe criterii: Dup localizarea pigmentului bacteriile pot fi: cromofore, cnd pigmentul rmne n citoplasm;

2

"".

paracromofore, cnd pigmentul este prezent n perete sau n stratul mucos (Ex. S.aureus); cromopare, cnd pigmentul este difuzibil n mediu (Pseudomonas). Dup natura lor chimic pigmentii pot fi: carotenoizi: Staphylococcus, Sarcina; . chinoinici: Mycobacterium; fenazinici: Pseudomonas etc. Rol: Protectie fa de raze UV, compui toxici de oxigen (ex. pigmentii carotenoizi) Enzimatic Antibiotic: Ex. Piocianina Pseudomonas aeruginosa fata de B. anthracis g. Antibiotice - exemple: - Bacteriocine: Codificate plasmidic Efect pe bacterii nrudite: colicine, megacine - Antibiotice polipeptidice: Polimixina - produs de Bacillus polimyxa Bacitracina - produs de Bacillus liqueniformis etc. h. Vitamine: - tiamina (vitamina B 1) sintetizat de E.coli, B.subtilis - biotina produs de E.coli, B.anthracis - vitamine de grup B, K etc. i. Factori de cretere : Metaboliti esentiali Necesari in cantitati mici Catalizatori (Ex. Factorii X si V la Haemophilus injluenzae) 2. Nutriia bacterian. Cerine nutritive Nutriia bacterian este procesul de asimilare de ctre bacterii a substanelor nutritive organice sau anorganice din mediul extern, necesare obinerii energiei necesare vieii, procesului de sintez a elementelor constitutive necesare creterii bacteriene, procesului de multiplicare, ntregului metabolism energetic i funcional, catabolic, anabolic etc. al bacteriei. Dintre procesele implicate n nutriia bacterian fac parte: Solvirea - n cazul mineralelor, C02, 02; Digestia extracelular cu ajutorul hidrolazelor, cu obinerea de compui simpli: aminoacizi, monozaharide, acizi grasi si glicerol etc. Traversarea membranei celulare: prin difuziune simpl - dependent de gradientul de concentraie difuziune facilitat (prin proteine carrier) - dependent de gradientul de concentraie transport activ, contragradient, cu consum de energie (pompe) Cerine nutritive ale bacteriilor: Pentru.supravieuire, bacteriile au nevoie de o serie de elemente chimice, ntre care:

3

.:. Sursa de carbon si/sau azot. n funcie de modul de raportare la aceste substane, bacteriile se clasific n: Auxotrofe (C02 sau azot anorganic). n funcie de sursa de energie, acestea pot fi : fototrofe (energie luminoas) sau chimiotrofe (energie din reacii de oxidoreducere); sunt bacterii saprofite, libere n natur Heterotrofe (carbon organic, azot organic sau anorganic): Fixatoare de azot: carbon i azot din surse organice sub form molecular - triesc n sol - Ex. Clostridium Carbon organic, azot anorganic: Ex. E. coli Carbon i azot organic complex: microorganisme care triesc n cavitile organismului uman, saprofite, dar i patogene Mixotrofe Prototrofe: cer compui compleci (vitamine, aminoacizi etc.), sunt bacterii fastidioase Paratrofe - bacterii care triesc numai n interiorul unei celule vii; nu se cultiv pe medii artificiale (Rickettsia, Chlamydia, Mycobacterium

leprae) .:. Oxigen - n funcie de relaia cu oxigenul, microorganism ele pot fi: Strict aerobe: ex. Pseudomonas, Mycobacterium tubersulosis Microaerofile: ex. Campylobacter pilori Facultativ anaerobe: majoritatea patogenilor Strict anaerobe: ex. clostridiile Tolerana la oxigen 02 este un compus toxic pentru bacterii, dac nu poate fi redus la H20 (prin ctigarea a 4 electroni) 02 "fur" electroni, pe care i ataeaz progresiv, formnd radicalii liberi de 02 (02 -= superoxid; H202 = peroxid de H; OH-= hidroxil; H20 = apa) Consecinele aciunii compuilor toxici de oxigen: Oxidarea compuilor chimiei - Distrugerea moleculelor de ADN - Pierdere de energie Pentru inactivarea radicalilor toxici este necesar ca bacteria s dispun de un aparat enzimatic: catalaza, peroxidaza, superoxiddismutaza. n caz contrar, ele nu pot supravieui n prezena oxigenului .:. Sulf, fosfor: intr n componena aminoacizilor, enzimelor, vitaminelor, fosfolipidelor etc . :. Minerale: Fe, care intr n componena unor enzime, pigmeni etc.; bacteriile intr n competiie cu gazda i dispun de mecanisme de concentrare i fixare a fierului (ex.siderofori) .:. Na, CI, Mg, K, Ca - importante n asigurarea echilibrului fizico-chimic i acidobazic, n asigurarea mediului de reacie pentru unele enzime (catalizatori - Mg, Ca etc.)

4

3. Factori ce influeneaz ce influeneaz creterea bacterian Exist o serie de factori fizici care influeneaz creterea bacterian: pH neutru; Temperatura n jurul celei fiziologice a organismului uman; Presiunea osmotic izoton pH neutru: Exceptia 1 - suport pH acid: Helycobacter pylori (i fungii - excepie Candid a albicans) Mecanisme PMF (Proton Motive Force) = gradientul electrochimic al protonilor la nivelul membranei celulare - const ntr-un gradient protonic si o diferen de potenial electric H pylori crete mai bine la pH neutru si NU supravietuieste la pH sub 4.0 sau peste 8.2 in absena unor substane chimice, ca de exemplu ureea; dac n-ar produce ureaza, s-ar comporta ca un microorganism obinuit, care necesit medii cu pH neutru) H pylori sintetizeaz cantiti mari de ureaz dimer (10 - 15% din cantitatea de protein total), cu optim de activitate la pH neutru. Ureaza asigur alcalinizarea mediului extra i intracelular Excepia 2 - suport i prefer pH a1calin: Vibrio Celulele adaptate pentru mediu alcalin au rezistena crescut i la ali factori de stress: caldur, crystal violet, acid deoxicolic, peroxid de hidrogen Temperatura: majoritatea patogenilor sunt mezofili; se utilizeaz temperaturi joase pentru conservare: liofilizare, stocare la - 80 o C Exceptia 1: Listeria - psichrofil (iubete temperaturile joase); Exceptia 2: Pseudomonas - psichrotropic (are tropism fa de temperaturile joase) - se multiplic la - 18 o C n zaharuri concentrate Exceptia 3: Bacterii termofile: Termophilus aquaticus Listeria poate invada organismul pe cale digestiv, prin alimente contaminate insuficient preparate termic sau alimente care nu se prelucreaz termic (ex. pine), care au venit n contact cu suprafee pe care s-au tranat alimente crude, contaminate cu Listeria. Ajunge n circulaie, unde frecvent o gsim n interiorul celulelor. Produce toxine cu efect citotoxic. Are tropism pentru SNC, mai ales la persoane imunodeficitare, putnd cauza meningita sau encefalita. La gravide exist susceptibilitate la infecie; uneori este afectat doar ftul, producndu-se avort spontan, moarte intrauterin a produsului de concepie nainte de natere sau septicemie a nou nascutului Termophilus aquaticus triete adaptat n izvoare fierbini: Taq polimeraza provenit de la Termophilus aquaticus este utilizat n PCR, pentru c poate cataliza reacia de polimerizare a nucleotidelor la temperaturi nalte. Presiunea osmotica (mediu izo, hiper, hipotonic) - Influenat mai al