2

1. Anatomia celulei procarioteCelula procariot comparativ cu celula eucariot are o structur foarte simpl. Celula eucariot posed organite membranare specializate n realizarea anumitor funcii care nu au fost depistate n celula procariot.

Pentru celula procariot sunt caracteristice urmtoarele componente deosebite ca structur i funcie:

( nveliurile celulei : peretele celular

membrana citoplasmatic

capsula

stratul mucos

( Citoplasma i structurile citoplamatice: Citoplasma

genomul bacterian

ribosomii

incluziunile citoplasmatice aparatul fotosintetic (specific bacteriilor fotosintetice)

sporul

( Anexele celulei procariote: flagelii

pilii

fimbriilenveliurile celulei1.Peretele celular

Celula procariot la exterior este delimitat de un perete celular bine definit structural i cu consisten rifgid. El este situat n afara membranei citoplasmatice, la unele specii este acoperit de capsul sau strat mucos, iar la bacteriile mobile este strbtut de flageli. Existena peretelui celular la bacterii a fost presupus de Conn n 1872 n baza:

formei reltiv permanente, a rezistenei la aciunea fctorilor mediului extern a posibilitii de grupare tipic a celulelor.

La bacteriile colectate din culturi tinere cultivate n condiii optime, peretele celular ader intim la memebrana citoplasmatic. La bacteriile colectate din culturi btrne i medii neadecvate cerinelor lor fiziologice pertele celular este ndeprtat de plasmalem.

Grosimea peretelui celular valiaz n limitele 15 - 35 nm, iar la aa bacterii ca Lactobacillus acidophilus poate ajunge la 80 nm. La celulele tinere n faza activ de cretere peretele celular este mai subire comparativ cu cel al celulelor btrne cu o activitate fiziologic redus.

n funcie de prezena i particularitile de structur ale peretelui celualr, Gibbson i Murray (1978) au propus clasificare a procariotelor n trei categorii:

Firmacutes (lat. firmus tare; cutis piele, nveli): bacterii Gram pozitive cu perete celular gros, lipsit de membran estern. Gracilicutes (lat. gracilis subire; cutis piele, nveli): bacterii Garm-negative cu perete celular subire i cu membran extern n structura sa. Mollicutes (lat. mollis moale, delicat; cutis piele, nveli): bacterii lipsite de perete celular care similar bacteriilor Gram-negative nu accept coloraia dup Gram.

n funcie de structur i compoziia chimic, peretele celular al procariotelor formeaz trei categorii, care:

au un constituent comul peptidoglicanul; rezult diferit dup aplicarea coloraiei conform tehnicii Gram; se deosebesc dup arportul, natura, cantitatea i aranjamentul structural al proteinelor, polizaharidlor i lipidelor din care este constituit peretele celular.

Peretele celular la bacteriilor Gram-pozitive

Peretele celular al bacteriilor Gram-pozitive este format din:

peptidoglican: componentul major (80-90% din greutatea uscat); proteine; polizaharide. Peptidoglicanul (sin. murein prin analogie cu denumirea de protein de lat. murus perete) component parietal comun i caracteristic tuturor bacteriilor cu excepia micoplasmelor, formelor L, sferoplatilor, protoplatilor i bacteriilor xalofile extreme. Peptidoglicanul este un heteropolimer compus din dou componente: glican peptide.

Componenta glicanic: strat uniform cu structura unor lanuri formate din resturile alternante a dou N-acetilhexozamine diferite:

N-acetilglucozamine acidul N-acetilmuramic. Lanurile glican nu nconjoar complet celula bacterian, ci prezint grupri terminale, care reflect dinamica creterii bacteriilor, precum i rezultatul aciunii autoleziunilor n cursul biosintezei peretelui celular.

Componenta peptidic prezint un tetrapeptid constituit din resturile aminoacizilor L-alanil- (-D-glutamil-L-R3- D-alanin. Restul L-R3 variaz de la o bacteri la alta i poate fi reprezentat printr-un aminoacid:

( neutru: L-alanina sau L-homoserina;

( dicarboxilic: L-glutamic;

(diaminat: L-lizina, L-ornitina, L-hidroxilizina, LL-diaminopimelic sau mezodiaminopimelic.

Peptidoglicanul bacteriilor Gram + n esen poate fi prezentat ca o molecul gigant rigid cu structur tridimensional.

Peptidoglicanul poate fi dezintegrat de lizozim i penicilin. Lizozimul atac specific legturile glicozidicce (-1,4 constituite ntre acidul muramic i restul acetilglucozaminin provocnd liza celulelor n repaos. Penicilina inhib treapta terminal n biosinteza mureinei formarea punilor peptidice, astfel liznd celulele n faza activ de cretere.

Punile peptidice ntre lanurile heteropolimerice; N-acetilglucizamin: N-acidul acetilmuramic; l alanin; glu acid glutamic; liz lizin; acid diaminopimelini; gli glicin. Sgetile indic locul de aciune al penicilinei.

Polizaharidele din structura peretelui celular al bacteriilor Gram+ sunt prezente prin acizii:

( teihoici;

( teihuronici;

( neteihoici;

( polizaharide neutre.

Acizii teihoici (gr. Teichos zid, perete): molecule polimere lungi, flexibile constituite din 1,5 poli (ribitol-fosfat) i 1,3 poli (glicerol-fosfat).

Ei sunt localizai n:

pertele celular,

membrana plasmatic i

straturile capsulare ale bacteriilor Gram-pozitive.

Se cunosc 3 categorii:

Acizii teihoici parietali: ancorai prin legturi covalente de stratul peptidoglicanic, sunt localizai la suprafaa celulei. Aceast categorie nu este tipic tuturor bacteriilor Gram+, formarea i structura lor fiind dependent de condiiile mediului estern.

Acizii teihuronici: constituii din N-acetilglucozamin i acid glucuronic legai de uniti dizaharidice repetate. Sunt ancorai de peretele celular i sunt asociai cu acizii teihoici.

Acizii teihoici membranoi (lipoteihoici): sunt ancorai pe suprafaa plasmalemei celulare prin legturi covalente cu lipopolizaharidele membanare. Aceast categorie de acizi teihoici este cea mai frecvent la bacteriile Gram+, iar sinteza lor nu depinde de condiiile mediului extern.

Acizii teihoici confer bacteriilor Gram + proprieti semnificative: Menin la suprafaa celulei cantiti apreciabile de ioni ai metalelor (preponderent Mg2+) care au un rol imporant n procesele enzimatice, care se produc la nivelul plasmalemei. Acizii teihoici parietali colecteaz ionii din mediul extern, iar acizii lipoteihoici iconduc spre membrana citoplasmatic. Aceast activitate a acizilor teihoici poate fi confirmat prin faptul c n mediile cu insuficien de ioni de Mg2+ cantitatea de acizi teihoici crete.

La unele specii ca de exemplu Streptococcus pyogenes acizii teihoici i teihuronici determin patogenitatea, nhibnd fenomenul de fagocitoz astfel, protejnd bacteriile de efectul bactericid al fagocitozei.

Acioneaz ca receptori de fagi i colhicine.Peretele celular la bacteriilor Gram-negative

Peretele celualr al bacteriilor Gram-negative este constituit din 3 componente de baz:

1. Spaiul periplasmatic este tipic doar bacteriilor Gram-negative i constituie spaiul ntre peretele celular i membrana citoplasmatic. El ncorporeaz proteine ce difer dup structura chimic i funcie (enzime): fosfataze; proteaze; endonucleaze; detoxicante, transport; chimioreceptori.n spaiul periplasmatic are loc sinteza unor molecule care compenseaz diferena de osmolaritate ntre citoplasma celulei i mediul extern. n cazul cnd celula este plasat n condiii hiperosmotice n spaiul periplasmatic are lor sinteza unor molecule care ar crea aceiai osmolaritate ca i n mediul extern, astfel apa nu va prsi celula.

2. Peptidoglicanul la bacteriile Gram-negative ocup o poziie medie n structura peretelui celular. El are o grosime de 1,5 3 nm i constituie 2.4 10% din greutatae absolut uscat a peretelui celular. Compoziia chimic a peptidoglicanului bacteriilor Gram-negative este similar peptidoglicanului peretelui celular al bacteriilor Gram-pozitive. ns, la bacteriile Gram-negative lipsesc acizii teihoici.

3. Membrana extern. Pertele celular al bacteriilor Gram-negative are la exterior o membran constituit din fosfolipide, lipopolizaharide i proteine. Ea poate fi nlturat cu detergni, fenol i EDTA.

1.Fosfolipidele membranei externe:

(35%) formeaz o ptur intern, lipopolizaharide (50%) formeaz stratul extern al membranei, iar proteinele (15%) sunt nglobate n aceste dou straturi.

2.Lipopolizaharidele membranei externe sunt cel mai mult studiate deoarece confer celulelor bacteriene Gram-negative particulariti specifice: determin activitatea endotoxic i patogenitatea, unele propieti antigenice i sensibilitatea la fagi. Lipopolizaharidele sunt organizate din trei segmente distincte:

componenta lipidic (lipidul A); oligozaharidul (segmentul central R); polizaharidul (segmentul periferic antigenul sau polizaharidul O)

Lipidul i oligozaharidul constituie componente stabile din punct de vdere chimic.

Polizaharidul determin particularitile antigenice ale celulei, nu este prezent la toate bacteriile i este extem de variabil ca structur chimic.

Bacteriile care conin polizaharidul O n structura membranei externe a peretelui celular genereaz colonii cu suprafaa neted de tip S (smooth). Bacteriile lipsite de acest component genereaz colonii cu suprafaa rugoas, de tip R.

3. Proteinele membranei externe pot fi clasificate n:

proteine de baz prezint 80% din masa total a proteinelor membranare. Aceste proteine sunt semnificative n generarea porilot hidrofili cu diametrul de cca 1 nm prin care se produce difuzia nespecific a moleculelor cu masa 600-900 Da7. (Da dalton sau unitatea masei atomare echivalent cu 1,66033x10-27 g).

Prin aceti pori penetreaz membrana extern glucidele, aminoacizii, oligozaharidele i peptidele de dimensiuni mici. Proteinele care formeaz pori n membrana extern sunt numit porine.

proteine secundare sunt reprezentate prin mai multe tipuri de proteine, iar funcia lor de baz este transportul specific n celul a substanelor care conin Fe. Metodele de studiu a peretelui celular

Graie indicelui de refracie mic, peretele celular poate fi pus n eviden la microscopul fotonic doar prin colorarea difereniat, de regul coloraia Gram sau la microscopul electronic.

Mecanismul i tehnica coloraiei Gram

Peretele celular poate fi izolat de restul celulei:

pe calea dezintegrrii celulare prin aciunea undelor ultrasonice

agitare cu perle de sticl,

cu ajutorul tehnicii de microdisecie

prin provocarea unui oc osmotic (inducia plasmolizei sau deplasmolizei) sau autolizarea celulei.

Evxaminat la microscopul electronic peretele celular izolat prezint o pung goal care psteaz forma bacterieie de la care provine. El are o constituie similar unei plase cu ochiuri.

Compararea peretelui celular al bacterilor Gram+ i Gram-

ProprietateaGram-pozitiviGram-negativi

Grosimea peretelui celular20 - 80 nm10 nm

Numrul straturilor peretelui celular13

Coninutul peptidoglicanului80 90 %10 20 %

Acizii teihoici+-

Coninutul lipidelor i lipoproteinelor0 3 %58 %

Coninutul proteinelor0 %9 %

Lipopolizaharidele013 %

Sensibilitatea la penicilin+indiferen

Aciunea lizozimeiprotoplatisferoplati

Semnificaia biologic a peretelui celular bacterian:1. Confer celulei forma i prentmpin lizarea (distrugerea celulei sub aciunea presiunii osmotice).

2. Protejeaz celulele bacteriene de aciunea factorilor fizici i chimici ai mediului;

3. Formeaz conexiuni cu mediul extern: virusuri, celule bacteriene, celule animale, vegetale i micotice;

4. Atribuie bacteriilor proprieti patogene;

5. Confer celulelor bacteriene sarcin negativ, astfel respinge moleculele hidrofobe i le atrage pe cele hidrofile;

6. Proteinele care fac parte din componena peretelui celular:

funcioneaz ca enzime;

- servesc ca adezivi: permit bacteriilor s adere intim la diferite suprafee pentru a coloniza medii i a prezenta splarea lor;

- funcioneaz ca invazivi: permit unor bacterii s penetreze celulele gazdelor;

- confer rezisten unor bacterii la fagocitoz.

Fig. Adeziunea de substrat realizat de peretele celular Funciile peretelui celular la bacteriile Gram +.

Peptidoglicanul i acizii teihoici sunt cartea de vizit a bacteriilor Gram+ pentru celulele sistemului imun al organismului.

Acizii teihoici i componentele peptidoglican formeaz legturi cu receptorii chimici de pe suprafaa celulelor imune macrofagii. ndat ce sunt formate conexiunile macrofagii secret citochinine identificate care prin mecanisme speciale duc la apariia inflamaiilor.

Funciile peretelui celular la bacteriile Gram -. Prezena membranei externe confer peretelui celular al bacteriilor Gram- funcia unei bariere semipermiabile care: nu permit trecerea (invazia) unor enzime i a unor substane toxice pentru bacterii cum sunt penicilina G, lizozima;

Proteinele superficiale ale stratului peptidoglicanic la diferite grupe de bacterii realizeaz urmtoarele funcii:

- creeaz sarcina negativ la suprafaa celulei;

- respinge moleculele hidrofobe;

- unele bacterii G- care populeaz intestinul uman resping aciunea bilei care solubilizeaz grsimile.

- fiind separat de celula bacterian SLP prezint un endotoxin bacterian pentru mamifere, care produc o reacie de rspuns te tipul febrei, modificarea formulei leucocitare, coagularea intravascular, scderea presiunii arteriale, apariia tumorilor necrotice, n cantiti sporite are aciune letal.

Procariotele lipsite de peretele celular

Protoplatii i sferoplatii.

Sub aciunea unor factori ai mediului extern este posibil obinerea bacteriilor lipsite de pertele celular. Bacteriile lipsite total de pertele celular sunt numite protoplati, iar cele la care pertele celular se pstreaz parial sferoplati.

Pentru prima dat peretele celualr a fost dezintegrat n urma aciunii asupra celulelero bacteriene cu lizozim- enzim din grupa glicozidazelor care se conine n albuul de ou, lichidul lacrimal, sau n anumite secreii bacteriene.

Lizozima rupe legturile 1,4 glicozidice ale lanului heteropolipeptidic. n consecin peptidoglicanul este nlturat total din structura peretelui celular.

Protoplatii prezint celula bacterian lipsit de peretele celular, provenit de la bacteriile Gram+ care se menin n medii izotonice sau hipertonice avnd form sferic. Ei pstreaz trsturle activitii vitale ale celulelor de la care au provenit, dar nu mai este capabil s-i resintetizeze peretele celular. Deoarece funcia de barier osmotc la protoplati revine totalmente membranei citoplasmatice, plasmalema este foarte labil, iar n medii hipotonice protoplastul lizeaz.

Sferoplatii provin de la bacteriile Gram-negative, au o form sferic i sunt foarte sensibili la presiunea osmotic extern. Ei pot exista doar n condiii de izoosmoz. n condiii favorabile de existen protoplatii i sferoplatii manifest activitate metabolic, dar pierd capacitatea de a se divide.

Formele L. Peretele celular al bacteriilor tinere n faza activ de cretere poate fi distrus prin aciunea penicilinei. Din celulele cu pertele celular distrus rezult formele-L (numele l-au primit de la numele institutului n numele lui Lister). Penicilina inhib treapta terminal n biosinteza mureinei, n consecin celula crete neproporional n lungime i lime. Formele-L pot fi de dou tipuri: reversibile, care pot s revin la starea iniial n momentul nlturrii peniilinei ireversibile - care nu pot .

Pe medii agarizate formele L ireversibile i pstreaz un anumit timp viabilitatea, iar n medii hipotonice ele lizeaz.

Micoplasmele prezint un grup de celule mici, procariote lipsite de perte celular, delimitate numai de membrana citoplasmatic . La ele lipsa peretelui celular este o trstur determinat genetic.

2. brana citoplpasmaticConinutul celular este separat de peretele celular prin membrana citoplasmatic component structural obligatoriu al fiecrei celule. Ruperea ei duce la moarte celulei. Ea conine de la 815% din substana uscat a celulei. Majotitatea celulelor procetiote conin numai o singur membran. Celulele procariotelor fototrofe i heterotrofe conin structuri membranare, ce se conin n citoplasm numite incluziuni citoplasmatice. Componena chimic a membranelor.

MCP complex lipo-proteic n care:

proteinele constitue 5075%, lipidele 15 45%. O mic parte de hidrai de carbon.

De regul lipidele i proteinele constituie 95% din substanele membranare. Componentul lipidic principal al membranelor bacteriene constitue fosfolipidele. n membrane se afl o mare cantitate de glicolipide. Sterinele la majoritatea bacteriilor lipsesc, cu excepia micoplasmelor i a unor bacterii.De exz. Acholeplasma conine 10-30% de cholesterol, ce este absorbit din mediul extern. Din alte grupe de lipide n membranele procariotelor au fost depistate carotenoizi, chinone, hidrai de carbon.Toate lipidele procarootelor sunt derivai ai glicerolului, ce conin una sau cteva rmie de acizi grai saturai sau nesaturai. Acizii grai polisaturai la bacterii lipsesc.(excepie fac cianibacteriile). n membrana celulelor procariote s-au depistat acizi grai ciclopropanolici, care de regul nu se ntlnesc n membrana eucariotelor.

Funcia principal a lipidelor meninerea stabilitii mecanice a membranelor i conferirea ei proprietilor hidrofobe.Proteinele constitue mai mult de jumtate din masa uscat a membranelor. Deoarece membranele procariotelor sunt multifuncionale i particip la nfptuirea diverselor procese fermentative s-a concluzionat c ele reprezint nite fermeni. . Dup componena aminoacizilor proteinele membranare nu se deosebesc de alte proteine celulare, cu excepia c ele conin o cantitate mai mic de cistein. Unele membrane conin cantiti eseniale de hidrai de carbon, care probabil nu sunt n stare liber ci intr n componena glicolipidelor i glicoproteinelor. Structura membranelor.. Lipidele membranare la bacterii formeaz nite straturi duble, n care capurile hidrofile ale moleculelor sunt ndreptate spre exterior, iar cozile hidrofobe sunt mplntate n grosimea membranei. Lanurile hidrailor de carbon ce ader la capurile hidrofile sunt fixate rigid, iar cele a cozilor ce se afl la o anumit deprtare sunt flexibile.

La temperaturi biologice lipidele membranelor se afl ntr-o stare licid-cristalin, ce se caracterizeaz printr-o structur determinat. La scderea temperaturii ele tre n stare cvazicristalin.

Structura lichid a mebranelor determin o anumit libertate moleculeor proteice, ceea ce este necesar pentru realizarea proceselor transportului de electroni i substane prin membrane. Aceast proprietate determin i marea elasticetate a membranelor: ele uor ader unele la altele, se ntind, se comprim.Spre deosebire de lipide proteinele membranare nu posed o anumit organizare structural. 30-50% de protene posed configuraia de a-spiral, restul- sub form de ghem. Probabil o parte din proteine este lipsit de activitate fermentativ i posed funcia doar de meninere a structurii membranare.

n dependen de repartizarea n membrane i caracterul legturii cu lipidele proteinele pot fi clasificate n:

integrale

periferice

superficiale

Funciile MC: Funcia de barier. Cu ajutorul unor tranportori speciali, numii translocaze, prin membrane este nfptuit transportul selectiv a diverselor molecule organice i neorganice, ionilor.

n ea sunt localizate fermeni, ce catalizeaz etapele finale a sintezei lipidelor, componenilor peretelui celular i a altor substane. n transformrile energiei celulare. MCP particip n replicarea i separarea ulterioar a cromozomului celulei procariote. Rolul de integrare. Celula este un tot unitar, un rol prioritar n acest lucru le revine membranei. Funcia de transport. A substraturilor liposolubile i a oxigenului molecular.Se cunosc 4 tipuri de transport :

Difuzia pasiv Difuzia facilitar Transport activ, Transportul moleculelor modificate chimic.

Moleculele de ap, a unor gaze ( O2, H2, N2) ahdrailor de carbon, concentraia crora n mediul extern este mai mare dect n celul, trec prin membrana citoplasmatic prin intermediul difuziei. Procesul are loc dup gradientul de concentraie. Trecerea apei prin membrane, ce supune legilor difuziei a presupus existena n membrane a porilor. Aceti pori nu au fost vzui la microscopul electronic, dar au fost cptate date despre ei prin metode indirecte. S-a constatat c dimensiunile acestor pori sunt foarte mici i ocup o poziie mic din suprafaa membranei. Majoritatea (dac nu toate) substanele hidrofile ptrund n celul pe baza funcionrii sistemelor n componena crora intr transportori speciali (translocaze sau permeaze), deoarece viteza difuziei acestor substane este foarte mic. Transportorii sunt substane de natur proteic, localizai n membran i se caracerizeaz printr-o specificitate de substrat nalt. Ei se leaz cu substratul modificndui conformaia capt proprietatea de a transporta substratul de pe o parte a membranei pe alta.

E cunoscut mecanismul cunoscut ca- difuzie facilitat care necesit pentru transportul membranar prezena translocazelor. Transportul n acest caz are loc dup gradientul de concentraie i nu necesut cheltuieli de energie. Acest mecanism nu este pe larg ntlnit la procariote.

Mecanismul de baz pentru transportul membranar la procariote reprezint transportul activ, prin intermediul cruia n celul ptrund molecule i oni contra gradientului de concentraie. Acest proces decurge cu ajutorul moleculelor transportoare localizate n membran, care sunt de natur proteic i posed o mare specificitate de substrat. Dar spre deosebire de difizia facilitat procesul decurge cu cheltuieli de energie. Prin cile de transport membranar descrise mai sus substanele ptrund n celul sub form neschimbat. La procariote sunt cunoscute sisteme de transport cnd substanele ptrund n celul fiind modoficate chimic. Astfel ptrund n celul prin membran moleculele de glucoz, n procesul cruia ele se fosforeleaz.Mezosomii (Fitz . James, 1967) au fost descrii iniial sub denumiri diferite:

membrane intracitoplasmatice (Hopwoord, 1960), corpi periferici (Chapman, 1953),

condrioizi (Van Iterson, 1961) sau plasmalemasomi (Edwards, 1963). Greenawalt (1975) consider mesozomii structuri membranoase intracitoplasmatice,

caracterizate prin trei particulariti definitorii:

deriv din membrana celular ca o invaginare n form de sac sau pung., care conine corpi membranoi;

pot fi extrai din sacul mezosomal n spaiul dintre membrana plasmatic i

peretele celular prin agitare, ndeprtarea peretelui celular sau dup plasmoliz;

sunt asociai fizic i/sau topografic cu replicarea i segregarea cromosomului,

cu formarea septului de diviziune i cu sporularea.

Structurile membranare care nu ntrunesc aceste condiii trebuie numite membrane

intracelulare (intracitoplasmatice) sau structuri similare mezosomilor (.mezosome-like.).

La microscopul electronic apar sub forma unor structuri cu form, mrime, localizare

i complexitate foarte diferite, n general putnd varia nu numai n funcie de starea

fiziologic a celulei, ci i de calitatea i natura tehnicilor de fixare .

Au fost descrise trei tipuri morfologice de mezosomi:

lamelari (formai prin plierea membranei invaginate ntr-un aranjament n

spiral ncolcit ca un ghem);

veziculari sau saciformi (vezicule aproape sferice);

tubulari (de forma unor tubuoare lungi).

Dup localizare mezosomii pot fi:

septali;

periferici;

nucleari. Mezosomii au caracteristicile structurale ale membranei plasmatice din care deriv

(structura triplustratificat i grosimea de 7,5 . 8,0 nm).Sunt mai numeroi i mai bine dezvoltai la bacteriile Gram-pozitive, n timp ce la

bacteriile Gram-negative sunt relativ mai greu de observat, fiind n general rudimentari, slab

dezvoltai, mai puini la numr.

Prin expunere n medii hipertonice, mezosomii sunt expluzai n spaiul dintre

membran i peretele celular sub forma unor filamente, ca un irag de mrgele, care poate

ajunge la dimensiunea de 20 nm.

Formarea mezosomilor este un proces complex, care ncepe cu invaginarea

membranei plasmatice i se sfrete cu legarea de genomul bacterian; are loc n special n zona

n care creterea membranei se face mai repede dect a peretelui celular, ceea ce are drept

consecin invaginarea acestuia sub forma unor pungi. pline cu membrane (Rogers, 1970).

.

Nu se cunoate natura stimulilor implicai n invaginare i nici a celor care determin

modificri de form, localizare i complexitate.

Semnificaia biologic

Mezosomul nu este o structur static ci este un organit influenat permanent de

dinamica proceselor celulare.

Morfologia mezosomului este influenat de condiiile de prelucrare premergtoare

examinrii la microscopul electronic (prefixare, calitatea i natura fixrii chimice etc.), care

afecteaz tipul, forma i poate chiar localizarea n celul.

Unii autori consider mezosomii ca fiind structuri vestigiale sau redundante, versatile

(instabile) i multifuncionale, neeseniale pentru viabilitatea bacteriilor, avnd o deosebit

plasticitate structural, ca un rspuns la nevoi specifice, variate.

Formarea mezosomilor este modalitatea prin care celula bacterian are posibilitatea

de a-i mri, prin invaginare i pliere, suprafaa membranei plasmatice, ca rspuns la

condiiile de mediu, de aceea, se consider c nu ar avea funcii diferite sau suplimentare fa

de cele ale membranei plasmatice.

Rolul mezosomilor n replicarea genomului bacterian a fost demonstrat pe baze

morfologice, genetice i biochimice. Fiind legat de membrana plasmatic, ct i de materialul

nuclear are un rol important n controlul replicrii cromosomului i al plastidelor bacteriene.

Mezosomii particip la reacii de fosforilare, oxidoreducere i transport de electroni,

care au loc ns cu o pondere mai mic dect n membrana plasmatic.

Conin fosfataze acide, esteraze etc. i ar putea funciona ca, organite. subcelulare

degradative, asimilabile funcional cu lizosomii din celulele eucariote (Revsch, 1972).

Au rol n unele procese secretorii ca, de exemplu, n producerea i eliberarea unor

exoenzime ca penicilinaza..

Mezosomii ar fi implicai n sinteza nveliurilor celulare, n mod particular a

membranei plasmatice, a peretelui celular i a septului transversal care separ celulele dup

diviziune. Tichy i Landman (1969) consider c ar reprezenta o regiune specializat prin

care, n cursul transformrii genetice, ADN transformat ar ptrunde n celul.nveliurile extraparietale ale procariotelor

Capsula i stratul mucos

Unele bacterii poart la suprafaa peretelui celular o substan de natur organic macromolecular cu caracter vscos, gelatinos. Dup unii autori, proprietatea de a elabora acest start o au toate bacteriile, dar se manifest regulat doar la unele specii, iar la restul probabil este prezent o formaiune bine organizat invizibil cu ajutorul microscoapelor uzuale de cercetare.

Morfologia i ultrastructura capsulei i a stratului mucos: n funcie de structur, i raporturile sale cu celula bacterian startul mucoid poate fi prezentat n urmtoarele forme:

Microcapsula cu grosimea 0,2 (m, formeaz un strat foarte fin n jurul celulei bacteriene, detectabil doar prin metode imunologice (antigenele de suprafa confer virulen bacteriilor patogene). Capsula sau macrocapsula a crei grosime depete 0,2 (m, prezint o formaiune morfologic distinctiv care poate fi pus n eviden prin metode citologice. Ea nvelete de jur-mprejur celula bacterian sau poate ncorpora cteva celule. Capsula, spre deosebire de alte straturi mucozitare extraparietale este strns legat de peretele celualr. Aceast conexiunea este asigurat de legturile ionice, iar uneori covalente ntre polizaharide i structurile peretelui celular.

Studiile de microscopie electronic au demonstrat c la pneumococi capsula formeaz o reea de polizaharizi pericelular, ondulat, strns legat de peretele celular. La Klebsiella pneumoniale, capsula are o grosime de 0,6 0,8 (m i o structur lamelar, constituit din pturi cu grosimea de 20 25 nm.

Startul mucos este o mas gelatinoas amorf neorganizat dispus n jurul celulei. Stratul mucos nu este legat de peretele celular, iar n urma centrifugrii celulele sedimenteaz lipsite de startul mucos care rmne suspendat n supernatant.

Zoogleia (gr. zoon, animal; gloea substan gelatinoas) un start mucos care leag prin fibre extracelulare ntr-o singur mas mai multe celule, astfel constituind colonii mucilaginoase de bacterii. Graie acestor aglomerri n mediile lichide se formeaz flocoane macroscopice, care plutesc liber sau se fixeaz pe diferite suprafee. Teaca prezint un nveli tubular la bacteriilor filamentoase (Sphaerotilus natans i Leptothrix ochracea). Ea este constituit din:

heteropolizaharide care conin glucoz, acid glucuronic, galactoz i fructoz.

Compoziia chimic a capsulei i startului mucos

Structuirle mucoide sunt de natur polizaharidic fiind constituite din:

homopolizaharide (un singur tip de polizaharid) cum este la Leuconostoc (glucan) sau la unele speciid de Pseudomonas (levan polimer de fructoz).

heteropolizaharide, ca la Pseudomonas aeruginosa (polimerid e D-glucoz, D-galactoz, D-manoz i acid D-glucuronic).

La unele microorganisme (B.anthracis i ali sporogeni aerobi) capsula este de natur polipeptidic (polimeri ai acidului D-glutamic).

Uneori compoziia chimic a capsulei permite diferenierea lor serologic n scop diagnostoc. n conformitate cu acest criteriu au fost descrise (n baza unor mici diferene din structura chimic a polizaharidelor capsulare) peste 80 tipuri serologice de pneumococi.

Semnificaia biologic a capsulei i stratului mucos

Capsula i stratul mucos nu sunt componente absolut necesar celulei procariote, iar nlturarea lor nu va fi urmat de moartea celulei. Capsula i stratul mucos prezint structuri care:

protejeaz celula de efectul nociv al desicaiei, datorit proprietilor de higroscopice;

prezint un rezervor pentru stocarea substanelor nutritive;

protejeaz celulele bacteriilor patogene de aciunea fagilor. Datorit acestui fapt bacteriile capsulare sunt mai virulente.

Metodele de studiu a capsulei i stratului mucos

Capsula are un indice de refracie foarte apropiat de cel al mediului, deaceia ea este greu de evideniat prin microscopie direct. Avnd o afinitate slab fa de colorani ea poate fi pus n eviden doar n rezultatul colorrii speciale cu mordani. n urma colorrii cu tu de China capsula va aprea ca o linie incolor pe fondul ntunecat al preparatului i celulei bacteriene.

Fiind puin opac pentru electroni, capsula nu apare clar sau este chiar invizibil la microscopul electronic.

Prezena stratului mucos i a capsulei d culturilor pe medii lichide un caracter vscos, datorit difuzrii in mediu a unora din substanele capsulare. Coloniile pe mediile solide au un aspect umed, licios, mucoid i dovedesc o consisten mucoas atunci cnd sunt ridicate de pe mediu.

Anexele celulei procariote

Glicocalixul a fost descris relativ trziu de Roth i Sutherland, 1969, deoarece este prezent doar la celulele aflate n condiii naturale, lipsind la celulele cultivate n condiii de laborator.

Acest component celular prezint o mas de filamente polizaharidice ataate de lipopolizaharidele de la suprafaa bacteriilor.

Rolul lui de baz const n adeziunea celulelor la suprafaa diferitor substrate sau constituirea unei colonii bacteriene.

Semnificaia biologic a glicocalixului: determin formarea coloniilor bacteriene, astfel creend condiii favorabile pentru nutriie, prin meninerea i concentrarea enzimelor;

creeaz un rezervor de hran pentru bacterii, prin legarea diferiilor ioni i molecule care provin din mediul extern, sau snt eliberate prin digestia enzimatic a celulelor moarte din colonie;

asigur ancorarea bacteriilor de structurile polizaharidice similare de pe suprafaa celulelor animale sau vegetale;

n cazul bacteriilor patogene, prezena glicocalixului determin un efect protector, asigurnd fixarea i meninerea celulelor n medii absolut sterile (de exemplu cile urinare)

bacteriile fixate la suprafaa substratului este mai puin accesibil pentru bacteriile prdtoare, bacteriofagi, protozoare;

protejeaz celula bacterian de leucocite;

asigur ancorarea bacteriilor ce populeaz apele curgtoare de substraturile inerte (pietre, resturi de lemn etc.).

II. Citoplasma i structurile citoplasmatice

1. Citoplasama procariotelor (bacteriilor, cianobacteriilor, actinomicetelor etc.) prezint prin sine un spaiu celular izolat de membrana celular, care este umplut cu o soluie coloidal semilichid.

Proprietile fizice. Citoplasma bacteriilor difer dup structur de cea a celulelor eucariote. Ea nu are organite membranare, este lipsit de citoschelet i nu are cureni citoplasmatici. Structura fizic a citoplasmei depinde de vrsta celulelor microbiene, apartenena de specie i de asemenea de compoziia i calitatea mediilor nutritive, utilizate pentru cultivarea microorganismelor.

Citoplasma celulelor tinere, aflate n condiii optime de cultivare

( este transparent, optic omogen, dens;

(ader intim la membrana citoplasmatic;

( este intens colorabil.

Citoplasma celulelor btrne sau aflate n condiii neadecvate de cultivare:

( este granular, mai dens (amintete un gel consistent), conine vacuolele;

(afinitatea tinctorial scade;

(se ndeprteaz de membrana citoplasmatic.

Compoziia chimic a citoplasmei:

a) 70 - 80% ap b) substan de baz sau matrice. Substana de baz a citoplasmei conine structuri foarte subiri (n limitele 5-20A) filamentoase de diferite lungimi i granule ce prezint molecule de proteine, lipide, hidrai de carbon, i acizi nucleici. n fracia solubil a citoplasmei, de rnd cu compuii cu masa molecular mare, se conin de asemenea molecule cu masa molecular mic: nucleotide, un ir de aminoacizi, diverse substane minerale. Prezena diverilor compui organici n citoplasma celulelor microbiene asigur creterea densitii. Ea este cu mult mai mare dect densitatea apei i corespunde densitii glicerinei sau unui sirop vscos.Prezena unei cantiti sporite de ARN este o trstur specific celulei procariote, ceea ce explic bazofilia ei intens. La celulele tinere n citoplasma crora procesele de sintez decurg intens bazofilia este mai pronunat comparativ cu celulele btrne cu o activitate metabolic redus.2. Genomul bacterian include:a) aparatul nuclear (nucleoidul) b) i elementele genetice acsesorii (EGA), numite i extracromozomale sau elemente AND accesorii, reprezentate prin plasmide, secvene de inserie (SI), transpozoni(Tn i de unii bacteriofagi).

Aparatul nuclear bacterian

Celula bacterian se caracterizeaz printr-o structur fizico-chimic specific, fapt care a determinat anumite dificulti n aplicarea metodelor de studiu ale aparatului nuclear eucariot la procariote. n consecin au aprut un ir de ipoteze referitoare la localizarea, precum i structura aparatului nuclear bacterian:

(celula bacteriei reprezint prin sine un nucleu gol fr citoplasm (Rujicioc, 1904).

(bacteria nu are nucleu sau structuri asemntoare lui (Alekseiev, 1924).

(nucleul const din pri de cromatin, dispersate n citoplasm (Diubo, 1947, Imenskii, 1940).

(bacteriile posed dou categorii de structuri nucleare: cromozomi i material nuclear situat dispersat (Robin, 1956).

La etapa actual majoritatea din aceste teorii prezint interes din punct de vedere istoric.

Natura chimic i organizarea materialului nuclear au fost stabilite n anul 1966 de savantul australian Keirins cu ajutorul metodei radioautografice.

S-a constatat c, nucleul bacterian prezint prin sine un cromozom inelar, care dup compoziia chimic reprezint o molecul gigant de ADN, care spre deosebire de nucleul eucariotelor nu este izolat de o membran nuclear.

La procariote, spre deosebire de celulele eucariote, materialul genetic are o organizare simpl, primitiv: unicul cromozom bacterian se afl liber n citoplasm, de regul n partea ei central, ne fiind ncorporat n careva structuri membranare. Structura deosebit a materialului genetic procariot a cauzat numirea lui cu mai muli termeni: nucleoid, nucleosom, mterial nuclear, nucleoplasm sau nucleu prin analogie funcional cu structura similar a celulei procariote.

Cromozomul bacterian constituie o molecul de AND dublu helical, circular, nchis covalent (structur notat convenional CCC dup eng. circular, covalent, closed).

Cromozomul bacterian similar cromozomului viral este format din ADN pur lipsit de proteine histonice sau cu proteine histonice ca la cianobacterii.

Organizarea fizic a nucleoidului bacterian

Molecula de ADN a nucleoidului bacterian depete de cca 1000 ori lungimea linear a celulei, dar ocup doar 20% citoplasm. Nucleoidul bacterian este mpachetat specific, astfel nct formeaz un corp cromatic de 1500 ori mai mic dect dimensiunile lui n stare decompactizat. Pentru a explica mecanismul compactizrii nucleoidului bacterian au fost propuse cteva modele.

n 1971 Sotnington i Pettijohn n urma izolrii nucleoidului E.Coli au stabilit ca el este constituit din ADN 80% din greutate, ARN 10% din greutate i proteine 10% din greutatea total. Fiind tratat cu ribonucleaz complexul se decompactizeaz. Aceste rezultate demonstreaz c ARN i revine rolul de baz n procesul de compactizare a nucleoidului bacterian.

n mod normal bacteriile sunt din punct de vedere genetic organisme haploide. n cazurile cnd celula primete material nuclear exogen prin procese de transfer genetic - fenomenul diploidiei este doar parial i tranzitoriu.

n condiii de repaus bacteriile aflate n culturi staionare sau vechi posed doar un singur cromozom. n faza de cretere activ (exponenial sau logaritmic) ele au 2-4 cromozomi, genetic identici, provenii prin replicarea unui nucleoid parental. Existena bacteriilor cu mai muli nucleoizi constituie o adaptare a celulei la desincronizarea ntre ritmul de cretere a celulei i multiplicarea nucleoidului n perioada activ de cretere: viteza de cretere depete viteza de multiplicare.

Structura nucleoidului

ADN-ul procariot are structur similar ADN-ului eucariot. Molecula de ADN poart un numr impuntor de sarcin negativ, deoarece fiecare rest fosforic conine cte un grup hidroxilic. La eucariote aceste sarcini sunt neutralizate prin formarea complexelor cu proteinele histonice. La majoritatea procariotelor nu au fost depistate proteine histonice, iar sarcinile negative sunt neutralizate n urma formrii complexelor cu poliamini sau ionii de Mg+. Cercetrile de ultima or au demostrat c la unele cianobacterii ct i la arhebacterii au fost puse n eviden proteine histonice. Coninutul bazelor A+T i G+C n molecula de ADN procariot constituie o valoare permanent i servete pentru diagnosticarea specific. La procariote coninutul procentual a GC variaz n limite mari: 23 75%

Semnificaia biologic a nucleoidului bacterian

Nucleoidul bacterian ncorporeaz n sine toat informaia ereditar necesar pentru decurgerea proceselor vitale celulare.

Metodele de studiu a nucleoidului bacterian

la microscopul fotonic n urma coloraiilor complexe cu ajutorul microscopului electronic.

Colorarea difereniat a nucleoidului cu utilizarea coloranilor anilinici se poate realiza doar n urma nlturarrii enzimatice sau prin hidroliza ARN citoplasmatic. Aceast etap este determinat de coninutul sporit de ARN n citoplasm care i confer un mediu puternic alcalofil. Nucleoidul este de asemenea alcalofil. Aceast coinciden face dificil evidenierea selectiv a nucleoidului. n urma colorrii diferenaile nucleoidul apare n cmpul de viziune a microscopului electronic n form de granule sferice sau ovare, halter, bastonae izolate sau n form de V, filamente axiale etc.

Pe fotografiile electronice ale seciunilor ultrasubiri ale bacteriilor regiunea nucleului (nucleoidului) este n contact direct cu citoplasma.

La mrirea n mediu a conecntraiei de NaCl pn la 2% nucleoidul capt o form globular.

3. Plasmidele

n unele celule bacteriene prin metode radiografice au fost depistate structuri genetice extracromozomiale, care au fost numite plasmide. n celul plasmidele pot fi n dou stri ce se exlud reciproc: autonom/liber, n care plasmidele se replic independent de replcarea cromozomului, dar sub controlul lui genetic.

integrat/inclus n cromozom n care ei se replic sincronic cu cromozomul bacterian.

Structura plasmidelor. Similar cromozomului bacterian plasmidiile prezint molecule de ADN circulare de dimensiuni mai mici. La unele specii au fost puse n eviden plasmidii liniare. Dimensiunile unui segment de ADN format din 1000 de perechi de baze azotatae se exprim prin 1kb (kilobaze). Molecula ADNcromozomial n mediu constituie 4000 kb, iar molecula de ADN unei plasmide variaz ntre 1- 200 kb. ntr-o celul bacterian pot fi identificate 1-700 copii a unei plasmidii.

Semnificaia biologic a plasmidelor. Funciile plasmidiilor nu sunt absolut stabilite. Spre deosebire de cromozomul bacterian, plasmidiile nu prezint un component obligatoriu a celulei procariote. Posednd o nalt transmisivitate n procesul schimbului genetic plasmidiile pot fi pierdute sau acaparate, procese asociate cu pierderea sau obinerea unor caractere fenotipice. Plasmidele ofer celulelor bacteriene avantaje, de regul n anumite condiii nefavorabile pentru dezvoltare, deoarece n genomul lor este conservat informaia genetic ce asigur viabilitatea celular.

Rezisten la aciunea antibioticelor - plasmide R - codific proteinele care degradeaz antibioticele. Aceste celule se caracterizeaz printr-o patogenitate nalt i pot fi cultivate un timp ndelungat n prezena antiiboticelor, iar bacteriiloe lipsite de astfel de gene n medii cu antibiotice vor pieri. Aceasta trebuie de luat n consideraie n practica medicinal la tratarea bolnavilor de boli infecioase cu antibiotice i preparate chimioterapeutice. Unele plasmide codific proteinele ce determin virulena bacteriilor. De exemplu plasmidia Ent P307 a E.coli codific o enterotoxin graie crei cultura devine patogen. Plasmide X asigur transferul de gene n procesul conjugrii bacteriilor. Plasmidiile sunt semnificative n procesul seleciei anumitor forme de bacterii n condiii specifice. Ele au rol de vectori n transmiterea informaiei genetice n procesul recombinrilor genetice.

Esena autonomiei plasmidelor

Plasmidele prezint o form a simbiozei, fiind dependente de majoritatea funciilor vitale ale celulei-gazd. Individualitatea fizic a plasmidelor se manifest doar n realizarea a aa funcii ca replicarea i distribuia copiilor n celulele fiice. Novik n 1980 lucrnd cu plasmida RpI 258 de la stafilococi a demonstrat c cca 1/10 din structura plasmidei prezint aa numita zona interzis deleia creia are ca urmare pierderea autonomiei plasmidei

4. Ribozomii reprezint particule nucleoproteice de form sferic localizate n citoplasm. Diametrul ibosomilor la proacriote este de cca 20 nm, constanta de sedimentare 70 S, molecular este egal aproximativ cu 3x106. ntr-o celul bacterian n faza de cretere, conform datelor prezentate de legheli (1973) se conin de la 5000 pn la 50000 uniti ribosomale.

Cercetrile efectuate de Zenova O. A. au artat c coninutul de ribosomi la E.coli depinde de condiiile de cultivare i variaz n dependen de tulpin i faza de dezvoltare de la 7000 la 55000. Cantitatea maximal de ribosomi se conin la sfritul lag-fazei i minimal la nceputul lag-fazei. Majoritatea ribosomilor n citoplasama bacteriilor se ntlnesc n form liber. Se ntlnesc ns ribosomi unii prin filamente de ARN matricial n polisomi. Numrul ribosomilor n polisomi poate atinge cteva zeci. Prezena unui numr mare de polisomi n celul demonstreaz o activitate metabolic nalt a celulei.

Structura chimic a ribosomilor. La E.coli ribosomii sunt constiotuii din 55 molecule de protein i 3 molecule de ARNr. n lumea procariotelor raportul proteine ribosomale : ARNr variaz de la 2: 1 la E.Coli la 2:3 la alte organisme.

Semnificaia biologic a ribosomilor. Ribosomii sunt componeni eseniali ai celulei procariote care realizeaz traducerea informaiei genetice sinteza lanurilor peptidice.

5. Incluziunile citoplasmatice se formeaz ca rezultat al activitii vitale a celulei bacteriene n citoplasma. Ele pot fi substane de rezerv, sau produse ale metabolismului celular. Aceste structuri snt diferite ca natur chimic i difer de la specie la specie.

n funcie de compoziia chimic inluziunile citoplasmatice sunt clasificate n:

polimeri organici: incluziunile de glicogen, amidon i poli--hidroxibutirat); polimeri anorganici: incluzini de polimetafosfat. imcluziuni anorganici simpli: granule de carbonat de calciu i de sulf coloidal.

Ca structur incluziunile citoplasmatice sunt de dou tipuri:

incluziuni ncorporate n membran: poli--hidroxibutirat, sulful coloidal i granule de carbonat de calciu. incluziuni nonmembranare: granule de glicogen, de volutin, de cianoficin, ficobilisomii etc.

1. Granulele de volutin sunt cele mai frecvent ntlnite incluziuni la bacterii, numite i corpusculii Babe-Ernst. Ele foarte bine snt evideniate la Spirillum volutans, de unde i provine denumirea sa. Structuri analogice, dar de dimensiuni mult mai mici au fost depistate la Bacillus subtilis (bacilul fnului), la agenii patogeni ai difteriei.

Componena chimic: Gruncioarele de volutin conin polifosfai i polimetafosfai. Proprietatea: Caracteristic volutinei este metacromatismul, adic capacitatea de a se colora n alt culoare, dect amidonul; de exemplu, n urma utilizrii albastrului de metilen volutina se coloreaz culoare roie. Funcia: Gruncioarele de volutin servesc ca substrat nutritiv de rezerv, deoarece se formeaz n cazul unui exces de substane nutritive n mediul extern. Servesc ca surs de P i energie intracelular. Identificarea: n urma deosebirilor a refraciei luminii ntre gruncioarele de volutin i protoplasm, ele pot fi observate n celulele necolorate la microscopul cu contrast de faz, dar cel mai bine ele se evideniaz cu ajutorul metodelor difereniate de colorare.

Se formeaz n condiii de caren de P n mediul extern.

2. Incluziunile de poli--hidroxibutirat, granulaii sferice de diferite dimensiuni care apar n celulele vii delimitate la exterior de o membran monostratificat derivat dintr-in strat al membranei citoplasmatice. Sunt mai frecvent depistate la bacteriile aerobe, mai rar la cele anaerobe. Funcia: Incluziunile lipidice servesc ca surs de energie i de carbon. Determinarea: Ele se depisteaz uor la colorarea bacteriilor cu sudan III (colorant al grsimilor).

3. Hidraii de carbon.

Componena chimic: n corpul bacteriilor uneori se gsesc granule de hidrai de carbon, ce constau din glicogen, amidon sau polizaharid numit granulaz. Granulaza i glicogenul snt substane de rezerv nutritive, caracteristice clostridiilor sporulate, butirice i pectolitice, air amidonul este prezent n celulele microorganismelor anaerobe. Identificarea: Aceste granule pot fi identificate cu ajutorul iodului: glicogenul se coloreaz n culoare roie-brun, iar amidonul i granulaza n albastru deschis.

4. Sulful. La unele bacterii, ce oxideaz oxidul de sulf, sulful temporar se depune sub form de rezerv sub form de bile ce puternic refract lumina. Acest sulf acumulat n celule, ca i sulful eliminat din celul n mediu, se afl n form lichid. F-ia: Pentru bacteriile anaerobe, care oxideaz oxidul de sulf, ultimul servete surs de energie, iar pentru sulfobacteriile purpurii fototrofe H2S este donor de electroni.

Incluziunile de sulf, ce se ntlnesc uneori la cianobacterii, constituie un produs al izolrii sulfului deseori ntlnit n locurile de trai al acestor organisme.

6. Vacuolele formaiuni sferice cu diametrul de 0,3 0,5 (m care se formeaz n citoplasma celulelor procariote n perioada de cretere activ. Numrul, dimensiunile, i coninutul vacuolelor depinde de specie i de condiiile de cultivare a bacteriilor. Dup unii autori vacuolele constituie entiti necesare celuleoor bacteriene, pe cnd dup alii se formeaz doar n anumite condiii de mediu.

Vacuolele cu gaz (aerosomii sau corpi de flotare)

Nichitin D.I. n anul 1970 utiliznd microscopia electronic pentru studierea microorganismelor ce se nmulesc prin nmugurire, a descoperit pentru prima dat vacuole cu gaz situate n citoplasm bacteriilor genului Reno-bacter. n continuare astfel de structuri au fost depistate de asemenea la cianobacterii, bacteriile verzi, purpurii, incolore, patrate, filamentoase, Halobacterium. Structura: Vacuolele cu gaz au form cilindric, snt nconjurate cu o membran subire unistratificat, numrul lor poate ajunge pn la 40-60 uniti. Ele se gsesc n stare aplatisat sau pline cu gaz (prefer azotul).

Semnificaia biologic a vacuolelor cu gaz. Bacteriile care conin vacuole cu gaz au o densitate global mai mic dect apa i de aceea plutesc la suprafaa ei. Vacuolele cu gaz reprezint un mecanism celular care confer mobilitate bacteriilor imopbile. Bacteriile care posed astfel de vacuole i pot modifica poziia ntr-o coloan vertical de ap i n capilarele solului. n cazul cnd vacuolele snt pline cu gaz, bacteriile se menin la suprafaa apei, iar la pustierea lor, bacteriile coboar n profunzimea apei sau la fundul bazinelor. Acest mecanism este eficient n special n apele stagnante. Gradul de umplere a vacuolelor cu gaze este reglabil.

7. Aparatul fotosintetic la procariote este reprezentat de:

un complex de structuri membranare care deriv din membrana citoplasmatic prin invaginare, numite cromatofori, vezicule i sisteme lamelare membranare, numite tilacoizi, localizate n citoplasm. De exemplu:

a) la bacteriile sulfuroase roii (Thiorhodaceae), aparatul fotosintetic prezint trei tipuri morfologice de structuri derivate din membrana citoplasmatic: vezicule membranare, membrane tubulare, fascicule de lamele. Ele sunt ancorate de membrana citoplasmatic formnd o unitate.

b) la cianobacterii aparatul fotosintetic prezint un sistem de saci membranari turtii tilacoizi separai de membrana citoplasmatic.

8. Endosporii

Sporii- structurii generate de bacterii in perioada condiitiilor dificile ale mediului.Sporii in functie de origine pot fi clasificati in:

Endospori bacterieni- tipici reprezentantilor genurilor Bacillus (aerobi obligatorii) si Clostridium (anaerob obligatoriu), precum si Desulfotomaculum, Sporosarcina, Sporolactobacillus, Oscillospira, si Thermoactinomyces .

Exospori actinomicetici- apar in urma fragmentarii segmentelor terminale ale hifelor a caror membrane sufera modificari, constituind invelisurile sporale.

Proprietatile sporilor:

Sunt rezistenti la ferbere, fapt care creaza dificultati in procesul sterilizarii obiectelor.Celulee vegetative ale bacililor si clostridiilor la temperature de 80C mor de acum peste 15-20 min, pe cind sporii pot rezista la ferbere citeva ore. Pentru distrugerea sporilor este necesara temperature 150-170C la expozitia timp de o ora sau supunerii actiunii aburilor fierbini la presiune de 1,5-2 atm timp de 20 min.

Prezinta forme inerte de conservare a genomului bacterian;

Sunt acoperii cu pturi groase impermiabile pentru apa;

Pastreaz in interior toate elementele componente ale celulei de la care au provenit;

Contin acidul dipicolinic si ioni de Ca in cantitati sporite care sunt responsabili intr-o oarecare masura de rezistenta sporilor la temperatura ferberii;

Impermiabilitatea pentru colorantii anilinici si alte substante dezinfectante (formalina, fenol etc.);

Refract puternic lumina: la microscopul cu contrast de faza sporii se observa in celulele microbiene ca corpuri ovale stralucitoare.

Morfologia endosporilor. Endosporul bacterian reprezint o structura de form sferica sau ovala, refrigent de dimensiuni variabile in functie de specie, virst si conditiile de cultivare ale bacteriilor. La unele specii, diametrul sporului depaseste diametrul transversal al celulei.Dimensiunile medii ale sporului sunt cuprinse intre 0.5 si 0.9 m x 1 si 1.5 m, un volum mediu de 0.448-1.744 si constituie cca 1/3 din greutatea celulei-sporange.

Pozitia sporului in celula variaza la unele specii si constanta la altele, prezentind un criteriu taxonomic.Asezarea sporului poate fi:

Ecuatoriala (centrala):B.anthracis ;

Subterminala:B. cereus, B. asterosporus ;

Terminala: Clostridium tetani, Cl. Felsineum.

De regula sporul bacterian este unic in celula. Prezenta a doi spori in celulele unor bacterii constituie un rezultat al diviziunii incomplete a celulei.

Compozitia chimica a endosporului. Sporul contine cantitati reduse de apa libera, apa fiind prezenta doar in forma legata de constituentii celulari. Activitatea enzimatica a sporului este limitata. La spori lipsesc enzimele ciclului Krebs si ale unor transportori de electroni membranari. Pentru protoplastul sporal sunt caracteristice unele enzyme tipice care au dimensiuni mai mici comparative cu cele ale celulelor vegetative. Protoplastul se caracterizeaza printr-un continut sporit de Ca si Mg comparative cu celula vegetative si prezenta acidului dipicolinic care lipseste in celula vegetativ cca10% din greutate uscata a sporului. Acidul dipicolinic este present in forma de dipicolinat de calciu si este semnificativ in modificarea conformatiei enzimelor care davin termorezistente. Procesul sporularii este insotit de acumularea poli--hidroxibutirat care ulterior este consumat. Pentru sporoplast este characteristic un continut redus de ATP.

Diferenta intre structura chimica a celulei si endosporului

CaracteristiceleCelulaEndospor

CaRedusRidicat

Acidul dipicolinicAbsentPresent

Continutul de apa80-90%10-25%

Proteinele sporaleAbsente Prezente

Activitatea enzimaticaRidicat Redus

Continutul ARNmRedus Ridicat

PH citoplasmatic76

Sinteza macromoleculelorPrezenta Absenta

Anatomia endosporului. Structura interna a sporului diferitor specii de bacterii este asemanatoare. Sporul este format din 3 componente de baza: 1. Invelisul sporal extern prezinta o structura lamelara complexa constituita din trei pturi suprapuse:

( Stratul extern-exina

( Stratul mijlociu

( Stratul intern-intina

2. Cortexul constitue o zona transparenta putin densa formata din peptidoglican modificat.

3. Protoplastul sporal este acoperit de o membrane citoplasmatica-sporoplasma

Pilii i fimbriile. Pentru bacteriile Gram-negative, n special tulpinilor recent izolate din mediile naturale sunt tipici apendici filamentoi. Aceste componente celulare au fost puse n eviden n 1949 de Anderson, iniial au fost numite filamente (Houwink i Van Iterson, 1950), apoi fimbrii de Duguid (1955). Numele de fimbrii l-a fost dat de Brinton (1954).

Sunt identificai doar cu ajutorul microscopul electronic. n corespundere cu particularitile de structur, funcie i determinizm genetic, Ottow (1975) clasific aceste structuri n dou categorii:.

1. Pilii numii i pili donor - apendice filamentoi flexibile prezente la suprafaa celulelor (F+, Hfr i F) la E.coli, K12, Salmonella typhimurium, Proteus mirabilis, Shigella flexneri, Caulobacter (Ottow, 1975).

Pilii sunt determinai genetic extracromozomal i sunt de dou tipuri:

pilii F sintez crora este determinat de plasmida de sex F, pilii I a cror sintez este dirijat de unii factori cu rol de conjugon. Lungimea pililor este de cca 20 (m i diametrul mai mare dect al fimbriilor (6,0 15 nm). Pilii F au form tubular cu un canal intern axial cu diametrul 2,5 3,0 nm.

Pilii de tip Iau o structur compact i sunt lipii de canalul intern. Extremitatea liber a pililor are aspectul unui buton de diferit form: disc, cup, caliciu, sferic-vezicular sau laminar.

Semnificaia biologic a pililor

Asigur legtura ntre bacteriile de sex masculin i feminin, astfel asigurnd transferul ADN-ului cromozomial sau plasmitic n procesul conjugrii. Dovad a acestei semnificaii este faptul c nlturarea pililor de pe suprafaa celulelor de sex masculin are ca urmare pierderea capacitii lor de donor, iar odat cu refacerea lor aceast proprietate reapare.

Posed receptori pentru fagii lipsii de coad, astfel asigur fixarea fagilor pe laturile lor. Aceast proprietate este util n momentul diferenierii pililor de fimbrii.

2. Fimbrii - apendice neflagelare care:

sporesc suprafaa activ de absorbie a celulei, particip n procesele respiratorii, asigur aderarea bacteriilor la substratul solid (de exemplu sticl). Fimbriile pot fi vizualizate numai la microscopul electronic. Ele sunt aparent rigide, mai rectilinii ca flagelii, sunt dispuse pericelular, polar sau bipolar. Sinteza fimbriilor este determinat de genele cromozomiale. Numrul lor variaz ntre 1 1000 per celul.

Fimbriile sunt structuri tubulare al cror diametru variaz ntre 3,0 i 14 nm, lungimea este variabil chiar la una i aceiai celul.

Similar flagelilor fimbriile cresc lent prin sinteza intracelular a proteinei fibrilina din care sunt formate. Din interiorul celulei fibrilina este transportat prin canalul fimbrei spre exterior unde i este ancorat la extremitatea fimbrei.

Semnificaia biologic a fimbriilor

Prezena lor determin cretere suprafeei active de absorbie a substanelor nutritive.

Activitatea respiratorie a celulelor bacteriene fimbrilate este mai mare dect la cele lipsite de astfel de structuri.

Asigur adeziunea celulelor la substrat astfel permind preluarea urmelor de substane nutritive fixate pe ele.

Asigur aderarea bacteriilor la celulele altor organisme.

Determin formarea peliculelor bacteriene pe suprafaa mediilor lichide, astfel asigurnd bacteriilor aerobe contactul cu O2 n apele slab oxigenate.

Pot stabiliza cuplurile bacteriene n cazul conjugrii.

Influeneaz virulena bacteriilor prin: implantarea bacteriilor n organism ca urmare a fixrii acestora de celulele organismului gazd i mpiedic splarea lor de ctre lichidele corpului; determin specifitatea de esut a bacteriilor (tulpinile de Streptococcus pyogenes izolate din gt ader doar la celulele esutului faringian); fimbriile conin antigene care induc formarea anticorpilor fa te tulpinile virulente sau sporesc virulena prin sporirea rezistenei la fagocitoz.

3. Flagelii

La suprafaa celulei procariote exist structuri filamentoase cu ajutorul crora celula se poate deplasa n spaiu lichid flagelii. Locomoia este prezent la bacili, vibrioni i spirili i numai excepiaonal la coci. Probabil capacitatea de deplasare cu ajutorul flagelilor s-a dezvolatt paralel cu alungirea celulei. Numrul, dimensiunile i localizarea flagelilor de regul prezint o caracteristic constant specific i sunt semnificative n determinarea apartinenei taxonomice. La momentul actual, ns exist rezultate care indic ca numrul, dimensiunile i localizarea flagelilor depind ntr-o oarecare msur de condiiile mediului extern i stadiul de dezvoltare al bacteriilor.

Morfologia flagelilor

Flagelii prezint structuri filamentoase, subiri, flexibile i fragile de form helical. Ei au o structur rigid, rsucit mpotriva acelor ceasornicului. Forma tipic a flagelilor este cilindric, dar uneori pot aprea turtii ca o panglic.

Grosimea flagelii este de 10-20 nm, de regul flagelii polari sunt mai groi dect cei peritrihiali. Lungimea lor varia n funcie de specie ntre 3-15 mkm. La unele bacterii lungimea flagelilor poate depi de cteva ori dimensiunile liniare ale celulei.

n funcie cu numrul i localizarea flagelilor, bacteriile formeaz cteva grupe:

monopolar monotrihii: un singur flagel ancorat la un pol al celulei;

lofotrihii (monopolar politrihii): un mnunchi de flageli la un pol al celulei;

amfitrihii: (bipolar monotrihii: cte un flagel la ambii poli ai celulei;

(bipolar politrihii: cte un mnunchi de flageli de ambii poli ai celulei. peritrihii: celula este acoperit de flageli de jur-mprejur.

Structura flagelului

Structura flagelului a fost studiat cu ajutorul microscopului electronic. El const din trei componente generale:

filamentul helical extracelular fibrila;

articulaia sau crligul;

corpul bazal.

La majoritatea procariotelor componentul principal al filamentului este o proteina contractil flagelina. Subunitile proteice sunt aranjate n form de spiral, prin centrul creia trece un canal gol.

Crligul, cel mai gros segment al flagelului (20-45 nm) este construit din protein deosebit de flagelin i servete pentru conexiunea filamentului cu corpul bazal.

Corpul bazal conine 9-12 proteine i prezint un sistem din dou (la bacteriile Gram-pozitive) sau patru (la bacteriile Gram-negative) discuri mbrcate pe un ax care este o continuare a crligului.

Structura corpului bazal este determinat de structura peretelui celular care-i asigur stabilitatea necesar pentru mobilitatea bacteriilor cu flageli. Tratarea celulelor cu lizozim i nlturarea peptidoglicanului este urmat de pierderea capacitii de micare a bacteriilor, nectnd la faptul c flagelul va rmne intact.

Discurile interne M i S sunt prezente n corpul bazal al tuturor bacteriilor cu flageli, cele externe P i L sunt caracteristice corpului bazal doar al bacteriilor Gram-negative.

La bacteriile Gram-pozitive discul M este localizat n membrana citoplasmatic, iar discul S n stratul peptidoglicanic. Se presupune c rotirea flagelului este realizat de discul M. Restul discurilor la bacteriile Gram-negative servesc pentru ntrirea axului care penetreaz peretele celular, la bacteriile Gram-pozitive funcia de suport al axului o realizeaz peptidoglicanul peretelui celular.

La bacteriile Gram-negative discul M este localizat n membrana citoplasmatic, iar discul S n spaiu periplasmatic, discurile P i L sunt localizate corespunztor n stratul peptidoglicanic i membrana extern a peretlui celular.

Creterea flagelului se produce prin captul distal, unde prin canalul intern al spiralei vin subunitile proteice sintetizate n celul. La unele specii filamentul la exterior este acoperit cu teac care are o structur chimic specific sau prezint o continuare a peretelui celular.

Capacitatea m-o de a se mica prin alunecare este depistat la unele grupe de m-o ce au structura filamentoas: micoplasme, micxobacterii, citofagi, sulfobacterii, cianobacterii etc. Viteza de micare nu este mare, de 2-11 mcm-sec. Pentru toate m-o ce posed acest tip de micare este eliminarea a mucozitii. De asemenea la formele care alunec n componena peretelui celular ntre stratul de peptidoglican i membrana extern exista un strat subire compus din fibrile proteice , , , : , , , , . : 211 /. . , , . , Oscillatoria 57 : 1 2 55 . , (). , . .

. , , . , "" 1 , .

, , , , , , "" . , . , "" , " ", . . , . 5% . DmH+.

. - . , , , . " " , .

, . . :

( ), , , . , . . . : (). (, ) (, ). , , , ; , , , . . , , , . .

, . . , . , . , (Fe3O4) . 4% . , . .

. Escherichia coli 30 , , . , , "" . : , . . . , , , , , .

PAGE 26

_1074723860.unknown

_1220643676.unknown

_1220644147.unknown

_1074724231.unknown

_1074724385.unknown

_1064180481.unknown

_1074382274.unknown

_1064176627.unknown