CURS 1Bacteriologie generală

DEFINIŢIEMicrobiologia este o disciplină biologică care studiază un grup heterogen de

vieţuitoare uni-sau pluricelulare cu dimensiuni microscopice (nu pot fi evidenţiate cu ochiul liber) numite microorganisme.

Discipline microbiologiceMicrobiologia medicală umană

Microbiologia medicală veterinară Microbiologia ecologicăMicrobiologia geologică

Microbiologia medicamentoasăMicrobiologia analitică

Microbiologia fitopatologicăMicrobiologia marină

Microbiologia genetică

ISTORIC

• Din cele mai vechi timpuri s-a încercat stabilirea unei legături cauzale între bolile epidemice şi existenţa unor vieţuitoare extrem de mici. Marcus Terentius Varro (Reatinus) (116-27 î.e.n.) formulează cu claritate natura microbiană a bolilor epidemice, atunci când scrie: „Dacă în acele locuri vor fi mlaştini, acolo se dezvoltă fiinţe vii foarte mici ce determină boli grele”. Titus Lucretius Carus (99-55 î.Hr.) în singura sa lucrare cunoscută - „De Rerum Natura”- respinge ideea „mâniei zeilor” drept cauză a pestei, explicând-o prin „germenii bolii şi ai morţii” termeni ce desemnează microbii patogeni. Hieronimus Fracastor (1478-1553) a emis prin metafore, idei valoroase, ca exemplu aceea despre variabilitatea virulenţei microorganismelor patogene în cursul epidemiilor.

• Contribuţii nepreţuite în dezvoltarea microbiologiei ca ştiinţă revin savanţilor Louis Pasteur şi Robert Koch. De numele lui Pasteur se leagă interpretarea biologică a efectelor chimice produse de microbi, teoria microbiană a bolilor infecţioase, vaccinarea ca metodă de profilaxie a bolilor infecţioase, atenuarea virulenţei microbiene prin cultivare pe medii adecvate în vederea obţinerii tulpinilor vaccinale atenuate stabile, crearea Institutului Pasteur din Paris.

ISTORIC

• Robert Koch a pus bazele tehnicilor bacteriologiei clasice, tehnologiei descoperirii de noi bacterii şi metodologiei diagnosticului bacteriologic, a elaborat cunoscutele postulate ce-i poartă numele (microorganismul cauzal trebuie găsit în leziunile cazurilor de boală, trebuie cultivat şi izolat în cultură pură, cultura pură inoculată la un animal sensibil trebuie să reproducă boala specifică, iar microorganismul să fie găsit în leziunile animalului sensibil).

• Una dintre cele mai importante descoperiri în microbiologie a fost făcută în anul 1928 de Alexander Fleming (n. 6 august 1881 - d.11 martie 1955); este vorba de descoperirea penicilinei din ciuperca Penicillium notatum.

• Introducerea microscopiei electronice a permis adăugarea de noi detalii în studiul morfologiei şi fiziologiei bacteriene. Datele cucerite de genetică pe modele bacteriene, cercetările de inginerie genetică, deschid posibilităţi de dirijare a biologiei bacteriene în vederea obţinerii de noi caractere utile.

ISTORIC

• Perspectivele deschise de cuceririle microbiologice au atras numeroşi cercetători care le-au promovat pe plan naţional şi internaţional. Printre aceştia, în ţara noastră, se desprind Victor Babeş, Ion Cantacuzino şi Constantin Levaditi.

• Ion Cantacuzino aprofundează raportul gazdă-microorganism, cu importante contribuţii originale; cercetări privitoare la vaccinul şi vaccinarea antiholerică asupra scarlatinei, patogeniei infecţiei tuberculoase, introducerea vaccinului şi vaccinării BCG, cercetări asupra imunităţii la nevertebrate, organizează campania de combatere a epidemiei de tifos exantematic din 1917.

• Constantin Levaditi este considerat unul dintre fondatorii virusologiei moderne, pe plan mondial. Încă din 1913 a obţinut cultivarea virusului poliomielitic „in vitro”, socotit astfel precursor al realizării culturilor celulare în virusologie, de asemenea a avut contribuţii originale în sifilis, inclusiv chimioterapia cu săruri de bismut.

CLASIFICAREA BACTERIILOR

• Comitetul International de Sistematizare al procariotelor (ICSP) este un comitet internaţional din cadrul Uniunii Internaţionale a Societăţilor de Microbiologie (IUMS), care este responsabil pentru nomenclatura şi taxonomia organismelor procariote.

• Clasificarea bacteriilor se poate face pe mai multe criterii:– Clasificarea uzuală (taxonomică)

• Grupul Bacteria (Schizomycetes) din cadrul prostitelor inferioare este împărţit în ordine. În cadrul fiecărui ordin există familii, care la rândul lor se împart în triburi sau direct în genuri, iar acestea din urmă cuprind mai multe specii. În interiorul unei specii pot exista tipuri şi subtipuri. Tipul sau subtipul poate fi serologic (cu antigenitate distinctă) sau lizotip (permite liza celulei bacteriene de către anumiţi bacteriofagi specifici).

• În taxonomia bacteriană • ordinul prezintă sufixul „ales”• familia sufixul „aceae”• genul sufixul variabil „um”, „us”, „a”, „as”.• specia este denumită prin 2 cuvinte latinizate (ex. Staphylococcus

aureus”)

CLASIFICAREA BACTERIILOR

Clasificarea taxonomică împarte grupul Bacteria în 5 ordine (Eubacteriales, Pseudomonales, Actinomycetales, Spirochaetales, Mycoplasmatales) la care se adaugă ordinul Rickettsiales cu anumite caracteristici (structură celulară similară bacteriilor, dar cu parazitism intracelular obligatorii.Clasificarea pe criteriul relaţiilor cu celelalte vieţuitoare

Pe aceste criterii bacteriile pot fi: • bacterii utile:

• saprofite omului şi animalelor (habitat intestinal)• folosite în industria alimentară

• bacterii patogene: determină boli la om şi animale– Clasificarea pe criteriul proporţiei bazelor în molecula de ADN

nuclear. Dacă la vertebrate raportul între concentraţia bazelor purinice şi

concentraţia tuturor bazelor din ADN nuclear este acelaşi pentru toate speciile (guanină + citozină 40% din totalul bazelor) în cadrul grupului Bacteria apar diferenţe ale acestui raport în cadrul genului, chiar speciei:

• Exemplu: • Staphylococcus aures – 32-34 moli%

CLASIFICAREA BACTERIILOR- Clasificarea pe baza unor proprietăţi morfologice:

• după formă (coci, bacili, cocobacili, spirili)• după aşezare (izolaţi, în diplo, tetrade, ciorchine, palisade)• după colorabilitate (Gram pozitiv, Gram negativ, acidalcoolo-

rezistenţi)• după mobilitate (mobile, imobile)

– Clasificarea pe baza unor proprietăţi de cultură: • mărimea coloniilor, forma, suprafaţa, prezenţa sau absenţa

hemolizei.– Clasificarea după puterea de invazie:

În funcţie de localizarea la poarta de intrare sau capacitatea de a produce infecţii generalizate, se descriu bacterii neinvandante şi respectiv invadante.– Clasificarea după homologia nucleotizilor din ADN nuclear:

Se referă la împărţirea bacteriilor pe baza asemănărilor structurale a unităţilor repetitive din molecula de ADN (genom), utilizând tehnica de „hibridizare in vitro”. În cazul similitudinii nucleotizilor celor două populaţii bacteriene (ADN-ul bacteriei de testat şi ADN-ul bacteriei etalon- de regulă din genul Erwinia) se formează o punte („hibrid”) rezistentă la acţiunea ulterioară a DN-azei.

• CLASIFICAREA ACTUALĂ A BACTERIILOR

• Actual se preferă clasificarea bazată pe criterii filogenetice, prin analiza secvenţelor ARNr 16S, o autoritate recunoscută în taxonomia bacteriană fiind Manualul lui Bergey de Bacteriologie sistematică (BMSB). Publicat de Bergey Manual Trust şi Springer, aceasta cuprinde descrierea cea mai exactă şi complexă a diversităţii bacteriene dintre toate publicaţiile până în prezent.

• A doua ediţie a BMSB cuprinde cinci volume şi este dezvoltată pe o serie de hărţi sau analize filogenetice a secvenţelor ARNr 16S la care au contribuit 21 de redactori şi aproximativ 900 autori din toată lumea.

MORFOLOGIA BACTERIANĂDimensiunile bacteriilor se situează sub limita vizibilităţii cu ochiul liber (100μm) şi de aceea observarea lor se poate realiza numai cu ajutorul microscopului. Cunoştinţele privind morfologia bacteriană au evoluat paralel cu perfecţionarea microscopului şi a aparaturii tehnice, precum şi cu succesele din domeniul fiziologiei bacteriene.

Metodologia de studiu a morfologiei şi compoziţiei chimice a bacteriilor:1) Microscopia opticăReprezintă metoda de vizualizare a elementelor bacteriene, elemente cu dimensiuni de ordinul micronilor.

Examinarea se poate efectua:– pe preparate proaspete, evidenţiindu-se forma şi mişcările bacteriene.– pe preparate fixate şi colorate obţinând informaţii asupra formei şi

dispoziţiei, dimensiunii şi structurii bacteriene.• Dintre metodele de colorare cea mai largă utilizare o are coloraţia Gram.

Se mai foloseşte coloraţia cu albastru de metilen, coloraţia Ziehl-Neelsen (pune în evidenţă bacilii acidoalcoolorezistenţi) precum şi coloraţii speciale pentru evidenţierea capsulei, cililor, sporilor bacterieni, nucleului, incluziilor metacromatice din citoplasma celulară.

2) Microscopia electronicăMetodă modernă de cercetare, permite evidenţierea elementelor de fineţe, de

formă şi structură bacteriană, puterea de rezistenţă fiind până la 0,001μm. Tehnici:

• tehnica colorării negative• tehnica „umbririi” • tehnica includerii şi secţionării • tehnica de baleiaj („scanning”)

3) Metoda de îndepărtare a peretelui celular – cu lizozim. În cazul bacteriilor Gram pozitive, tratarea cu lizozim în mediul hiperton, duce la apariţia protoplaştilor (formaţiuni sferice, delimitate de membrana citoplasmatică). La bacteriile gram negative, lizozimul nu reuşeşte să lizeze în totalitate peretele celular, deci nu se obţin protoplaşti adevăraţi; în schimb tratamentul acestor bacterii cu antibiotice ce inhibă sinteza peretelui celular (ex. Penicilină) în mediu hiperton, duce la apariţia sferoplaştilor, identici ca morfologie cu protoplaştii.

4) Autoradiografierea – permite localizarea acizilor nucleici şi aduce informaţii asupra biosintezei proteinelor celulare prin marcarea celulei bacteriene cu izotopi radioactivi, acoperirea preparatului cu emulsie fotografică pentru receptarea radiaţiilor emise de izotopi, numararea granulelor de emulsie.

5) Analiza chimică – prin dezintegrare, ultracentrifugare, cromatografie, electroforeză, se obţin date privind sediul diferitelor substanţe în structura celulei bacteriene.

Dimensiunile. Formele şi aşezarea bacteriilor

Se determină cu ajutorul ocularului micrometru pe bacterii fixate şi colorate. În medie, dimensiunile bacteriilor variază între 0,5-1 μm grosime şi 3-6 μm lungime, variaţiile fiind în funcţie de specie, vârsta culturii, mediul de cultură. În ceea ce priveşte formele fundamentale ale bacteriilor, se disting:

Coci – bacterii sferice, cu diametrul 0,5 - 1μ, pot îmbrăca aspect de:– coci perfect sferici – stafilococi, streptococi– coci ovalari – enterococi– coci lanceolaţi – pneumococi– coci reniformi – gonococi, meningococi.

Aşezarea cocilor poate fi variabilă, caracter ce permite orientarea diagnosticului. Ei pot fi grupaţi astfel:

• coci în grămezi neregulate, sub formă de „ciorchine”, prin diviziunea în mai multe planuri – stafilococi.

• coci în „tetrade” prin diviziunea în două planuri perpendiculare – genul Gaffkia.

• coci în „lanţuri” prin diviziuni în plan mic, cu persistenţa alipirii celulelor fiice timp de mai multe generaţii – streptococi

• coci în „diplo”, prin diviziune în plan unic, cu persistenţa celor două celule fiice timp de o generaţie – pneumococi, gonococi, meningococi.

• coci izolaţi – prin separarea individuală după fiecare diviziune celulară– micrococi.

Bacili – bacterii cu formă de bastonaş (deci cu două dimensiuni – lungime şi grosime), lungimea variind între 2-10 μ, care pot avea forme diferite:

- bacili drepţi, cu capete rotunjite – Enterobacteriaceae- bacili drepţi, cu capete „retezate” – Bacillus anthracis.- bacili „măciucaţi” la unul sau ambele capete – Corynebacterium diphteriae.- bacili “fuziformi” – Fusobacterium fusiformis

Aşezarea este şi ea caracteristică:- bacili în lanţuri – Bacillus anthracis- diplobacili – Klebsiella pneumoniae- bacili în palisadă (în şiruri paralele sau ca degetele de la mână răsfirate – Corynebacterii saprofite.- bacili aşezaţi în forma unor litere de tipar (X, Y, V, N) – Corynebacterium diphteriae, Mycobacterium tuberculosis- bacili izolaţi – Enterobacteriaceae.

Cocobacili – sunt forme intermediare între coci şi bacili, având lungime 1-1,5μ şi grosime 0,4-0,8μ. Se întâlnesc la Parvobacteriaceae: Haemophilus, Bordetella, Brucella.

Vibrioni – sunt bacterii cu o singură spiră în formă de virgulă sau semilună – Vibrio cholerae, vibrioni saprofiţi.

Spirili şi spirochete – sunt bacterii saprofite, foarte subţiri, lungime 5-10μ, grosime 0,3 – 0,4μ.

Spirilii au formă de spirală cu 1-2 ture rigide şi nu este flexibil (de ex. Spirillum volutans );

Spirochetele au formă de spirală cu mai multe ture flexibile care se pot strânge sau relaxa şi nu au peretele rigid. Pot avea 12-20 de spire (Treponema pallidum), foarte multe spire strânse (Leptospira) sau 2-3 spire (Borrelia).

Actinomicetele sunt bacterii foarte asemănătoare fungilor şi formează filamente sau hife lungi şi ramificate care se rup, rezultând forme bacilare (Actinomyces, Streptomycetes).

Structura celulei bacteriene

• În funcţie de organizarea structurală toate celulele vii pot fi împărţite în două tipuri: procariote şi eucariote, primul tip incluzând celulele bacteriene.

Celula bacteriană posedă o structură relativ complexă, corespunzătoare funcţiilor vitale cu care este înzestrat un organism monocelular.

Într-o reprezentare schematică, pornind de la interior spre exterior, celula bacteriană este alcătuită din următoarele componente structurale:1.Nucleoidul (cromozomul bacterian)2.Citoplasma3.Ribozomi4.Incluzii granulare5.Plasmide6.Mezozom7.Membrana citoplasmatica8.Perete celular9.Pil de conjugare10.Fimbrii de adeziune11.Capsula12.Flagel

Nucleul (nucleoidul)

• Existenţa acestuia, mult timp a fost controversată, părerile mergând de la negarea lui până la ideea că celula ar fi constituită numai din nucleu. De fapt, este vorba de un nucleu cu o organizare primitivă sub forma unei structuri fără membrană proprie, adesea fără o delimitare precisă, de unde denumirea de „nucleoid”. Se prezintă ca o formaţiune unică situată central, fie formaţiuni multiple situate periferic, cea mai mare parte fiind constituită din ADN (60%).La microscopul electronic nucleul apare sub formă de benzi paralele sau cu aspect de „sculuri”, ceea ce corespunde moleculei de ADN nuclear.

• Prin inexistenţa membranei nucleare, între molecula ADN nuclear şi citoplasmă se crează un spaţiu, probabil datorat unor forţe ionice, spaţiu ce asigură difuziunea de enzime şi metaboliţi între nucleu şi citoplasmă în ambele sensuri.

• Molecula de ADN nuclear conţine un singur cromozom, inelar, în toate fazele de creştere sau diviziune celulară. În cromozomul bacterian se găseşte informaţia genetică necesară autoreplicării şi organizării structurale şi funcţionale a celulei bacteriene.

Citoplasma

• Reprezintă sediul celor mai importante procese metabolice al căror rezultat final este creşterea şi multiplicarea celulei. Ea reprezintă un sistem coloidal complex alcătuit din apă, proteine, nucleoproteine (ARN), glucide, lipide, enzime, pigmenţi, săruri minerale. Este intens bazofilă datorită bogăţiei în ARN.

• În citoplasma bacteriilor au fost descrise o serie de formaţiuni structurale:– ribozomii – corpusculi foarte numeroşi, sferici, liberi în citoplasmă, conţinând

ARN ribozomal (70%) şi proteine strâns asociate între ele. La nivelul lor se realizează biosinteza proteinelor.

– mezozomul – structură ce se formează prin invaginarea membranei citoplasmatice, de obicei unică, întâlnindu-se mai ales la bacteriile Gram pozitive şi ocazional la cele Gram negative.

– Mezozomul participă la sinteza peretelui celular, la replicarea ADN-ului, la diviziunea celulară (segregarea materialului nuclear la celulele fiice), la procesul de sinteză şi secreţii a unor exoenzime, probabil şi la oxidoreducerile celulare. Este specific celulei procariote.

– plasmidele – sunt unităţi genetice extracromozomiale (ADN) prezente numai la unii indivizi bacterieni, cu capacitate de transfer de la un individ la altul. Intervin în mecanismul transmiterii rezistenţei la antibiotice. Sunt specifice celulei procariote.

– incluziile granulare – sunt descrise la unele specii bacteriene, reprezentând depozite de substanţe de rezervă; cea mai frecventă formă este reprezentată de granulaţii de metafosfaţi („volutină”) la Corynebacterium diphteriae, evidenţiate metacromatic cu albastru de metilen sau albastru de toluidină.

– Oxizomii – reprezintă sediul enzimelor de oxidoreducere, fiind formaţiuni specifice celulelor procariote.

Membrana citoplasmatică

Este o structură care separă citoplasma de peretele celular, formată prin condensarea unor constituenţi citoplasmatici de natură proteică (40%) şi lipidică (60%, mai ales lecitină). Este o membrană semipermeabilă, cu rol de barieră osmotică a celulei reglând schimburile care au loc între celula bacteriană şi mediul extern.

Ea este sediul enzimelor implicate în transportul activ, în metabolismul respirator, sinteza lipidelor, proteinelor, sinteza peretelui celular şi capsulei, replicarea ADN-ului, probabil şi în sinteza ARN. De asemenea, are rol în oxidoreducerile celulare şi participă la sistemele chemotactice.

Peretele celular

Reprezintă învelişul exterior al celulei, care prin rigiditatea sa menţine forma şi integritatea bacteriei. De asemenea, permite schimburile între celulă şi mediu, intervine în fenomenul de diviziune celulară prin formarea pereţilor despărţitori care separă bacteriile nou formate, are rol esenţial în fixarea fagilor pe celula bacteriană şi posibil rol în fenomenul de conjugare şi morfogeneza cililor.

Dacă peretele celular este lizat cu lizozim, sau celula bacteriană este supusă acţiunii unor antibiotice care inhibă sinteza peretelui celular, în mediul hiperton apar formaţiuni celulare sferice delimitate de citoplasmă, protoplaşti, respectiv sferoplaşti. Peretele celular este alcătuit din reţeaua mucopeptidică comună (peptidoglican), alături de elemente particulare la bacterii Gram pozitive faţă de cele Gram negative.a. Reţeaua mucopeptidică (peptoglican) este elementul structural comun al tuturor bacteriilor. Ea este formată din 3 porţiuni:

- scheletul de bază, un polimer heteroproteic conţinând monomeri alternanţi de N-acetil-glucozamină şi acid N-acetil-muramic.- punţi tetrapeptidice alcătuite din lanţuri de câte 4 aminoacizi; L-alanină; D-glutamină, L-lizină (sau diaminopimelic) şi D-alanină, ce leagă monomeri de acid N-acetil-muramic situaţi faţă în faţă la două niveluri vecine ale „scheletului” de bază.- punţi „încrucişate” de pentaglicină ce cuplează 2 punţi tetrapeptidice alăturate.

b. Elemente particulare ale structurii peretelui celular la bacteriile Gram pozitive şi Gram negative.

Bacteriile Gram pozitive:• peretele este relativ mai gros (150 – 800 Å), dar cu o compoziţie mai simplă.• existenţa acidului diaminopimelic, neidentificat în alte structuri biologice.• peptoglicanul poate fi acoperit de reţele suplimentare; tot glucidopeptidice,

formate din grupări specifice conţinând acizi teichoici.• Pot conţine în plus polizaharide (manoză, arabinoză, galactoză, ramnoză,

glucozamină, acid glicuronic, acid manuronic) dispuse în 2 şiruri, între care se găseşte un canal de traversare a lichidelor din celulă (mediu extracelular în ambele părţi).

Bacteriile Gram negative:• peretele este mai subţire (grosime 100 Å) dar mult mai complex, peptoglicanului

adăugându-se mai multe reţele lipoproteice, dar între aceste două structuri existând legături ionice (Ca++, Mg++).

• peretele este alcătuit din 2 membrane (externă şi internă) între care se găseşte spaţiul periplasmic.

• membrana externă conţine următoarele structuri (din afară către înăuntru):– lipopolizaharidul (LPS) identic cu endotoxina enterobacteriaceaelor, cu

proprietăţi importante de imunoadjuvant.– miezul, constituit din unităţi alternante de proteină simplă şi proteină matrice.– lipidul A.

• membrana internă este formată, tot din afară înăuntru de:– stratul cu unităţi alternante de fosfolipide şi proteine.– stratul cu unităţi de proteină profundă– stratul fosfolipidelor profunde

• spaţiul periplastic – reprezintă sediul de depistare al unui mare număr de enzime şi pigmenţi. Conţine un strat subţire de peptoglican, de care se leagă părţile proteice ale unor molecule de lipoproteine, în timp ce părţile lipidice ale acestora sunt situate în membrana externă.

Diferenţele de colorabilitate dintre cele două categorii de bacterii nu sunt încă perfect elucidate, dar se ştie cu precizie că acestea ţin de structura deosebită a peretelui celular. Se presupune că peretele la bacteriile Gram pozitive prezintă o barieră de permeabilitate faţă de eluarea cu alcool-acetonă a complexului colorant-mordant, în timp ce prezenţa lipidelor în peretele bacteriilor gram negative ar facilita permeabilitatea crescută pentru alcool-acetonă (solvenţi lipidici), care ar duce secundar la eluarea complexului colorant-mordant.

Capsula

Unele bacterii posedă în afara peretelui celular un înveliş denumit capsulă, care se poate evidenţia la microscopul optic prin colorare cu tuş de China sau roşu de Congo sau coloraţii speciale, la microscopul electronic, sau prin contactul bacteriilor capsulate cu anticorpi specifici anti-antigene capsulare şi colorare simplă (exemplu – „reacţia de umflare a capsulei” la pneumococ).

Capsula poate fi: microcapsulă (grosime sub 0,2μm), ataşată intern la peretele celularcapsulă propriuzisă (grosime 1-3μm), morfologic distinctă.material vâscos amorf în jurul peretelui bacterian.

Ea măreşte rezistenţa germenilor la agenţi nefavorabili din mediu, la uscare, măreşte virulenţa germenilor pe care îi apără de fagocitoză şi are rol antigenic, fiind sediul unor antigene complete sau incomplete (antigenele capsulare sunt constituite de regulă din polizaharide complexe), este promotor al aderenţei şi factor de colonizare pe suprafeţe inerte.

În compoziţia chimică a capsulei, pe lângă polizaharide, se mai pot găsi acizi uronici (absenţi în perete bacterian) şi homopolimeri de acid alfa-glutamic.

Cilii sau flagelii

Sunt structuri filamentoase, flexibile, fragile, subţiri (100 – 200 Å), cu o lungime ce depăşeşte corpul bacterian (3-12μm), care sunt dispuse la suprafaţa unor bacterii cărora le asigură mobilitatea. Mobilitatea bacteriilor ciliate se poate pune în evidenţă în preparate proaspete şi prin migrarea bacteriilor cultivate pe mediu semisolid.

Cilii se evidenţiază prin coloraţii speciale sau prin examen pe fond întunecat. Ei sunt inseraţi în citoplasmă pe granulaţia bazală. Structural sunt formaţi din subfibrile spiralate învelite într-o teacă comună, fiecare subfibril conţinând subunităţi sferice dispuse în lanţuri paralele în triplu helix (granulaţia bazală, cârligul şi filamentul terminal).

Din punct de vedere biochimic, toate componentele cilului sunt alcătuite în special din proteine ce prezintă un mare polimorfism, numite flageline, cu proprietăţi antigenice marcante (antigene ciliare sau antigene H).În funcţie de numărul şi dispoziţia cililor, se descriu următoarele feluri de bacterii:

• bacterii monotriche – un cil la unul sau ambii poli;• bacterii amfitriche – cili la ambii poli;• bacterii lofotriche – mănunchiuri de cili la ambii poli bacterieni; • bacterii peritriche – cili pe toată suprafaţa bacteriei;• bacterii atriche – lipsite de cili.

Fimbriile (pilii)

Sunt elemente mai scurte, mai groase şi mai rezistente decât cilii, totdeauna dispuse peritriche, fiind întâlnite la majoritatea bacteriilor Gram negative.

Pot fi evidenţiate prin examinare la microscopul electronic sau prin testul de hemaglutinare fimbrială, bazat pe proprietatea de aderenţă la hematii. Natura proteică a fimbrilor le conferă proprietăţi diferite de cele flagelare.

Fimbriile nu au rol în mobilitatea bacteriilor, dar au rol important în fenomenele de transfer genetic între două celule bacteriene (fimbrii de conjugare, sexuale) formând „punţi” între celula donoare şi cea receptoare, în ataşarea bacteriilor la celulele epiteliale ale gazdei favorizând colonizarea, precum şi în rezistenţa bacteriilor la fagocitoză.

Sporul bacterian

Sporul reprezintă o formă de rezistenţă a unor genuri microbiene (Bacillus, Clostridium) care poate supravieţui timp îndelungat în condiţii nefavorabile de mediu. Rezistenţa sa este determinată de cantitatea redusă de apă, existenţa enzimelor sub formă inactivată, cantitate crescută de lipide şi calciu care determină scăderea permeabilităţii sporului, rezistenţă ce variază cu specia, vârsta, temperatura şi mediul în care s-a făcut sporularea.

• În raport cu poziţia ce o ocupă, sporul poate fi terminal, central sau subterminal, iar ca dimensiuni el poate sau nu depăşi ca diametru grosimea celulei bacteriene (Clostridium, respectiv Bacillus).

• Poate fi pus în evidenţă la microscopul optic utilizând coloraţii speciale, la microscopul cu contrast de fază şi la microscopul electronic.

• Sporularea începe prin condensarea materialului celular la unul din polii celulei bacteriene şi acoperirea lui într-o dublă membrană de o invaginaţie a membranei citoplasmatice. Între cele două membrane vor apărea reţele secundare, formându-se în final peretele sporal, gros, ocupând la sporul matur 1/3 – 1/2 din volumul total al sporului. După deshidratare şi creşterea concentraţiei de Ca++, are loc liza restului formei vegetative.

• În jurul „miezului” sporal care conţine ADN nuclear şi unele enzime respiratorii, se găseşte o membrană fină, internă, în afara ei o membrană groasă – cortex, apoi alte două învelişuri dintre care cel extern responsabil de rezistenţa la colorarea sporului.

Cel mai important fenomen din cursul sporulării este deshidratarea. Sporul conţine o mare cantitate de ioni Ca++, acid dipicolinic (corespondentul acidului diaminopimelic din peretele formelor vegetative), şi glicopeptide.

În condiţii favorabile de mediu, sporul trece în forma vegetativă, fenomen ce poartă numele de germinare. În acest proces în spor se acumulează apă, se pierd unele glicopeptide solubile şi o parte din conţinutul solid (în special Ca++ şi acid dipicolinic). Germinarea este urmată de creşterea miezului sporal cu reapariţia formei vegetative; din fiecare spor rezultă o singură celulă vegetativă. Germinarea sporilor este favorizată de ioni de Mg++, umiditate, temperatură (35gradeC – 40gradeC) etc.

Ţinând cont de aceste aspecte, sensul biologic al sporilor este acela de a asigura supravieţuirea în timp a speciilor, atât prin sporulare, cât şi prin capacitatea de germinare.

DIVIZIUNEA CELULEI BACTERIENE

Cu excepţia formelor de transfer „sexuat” de material genetic (conjugare), diviziunea celulei bacteriene se face prin „fisiune binară” care se finalizează cu apariţia a două celule fiice de dimensiuni egale.

Procesul de diviziune a celulei bacteriene se desfăşoară în două etape:septarea şi separarea:

• iniţial are loc un proces de invaginare a membranei citoplasmatice, adeseori la nivelul mezozomului, ceea ce duce la apariţia unui sept transversal complet, mai gros decât peretele celular. Sinteza noului perete are loc în zona ecuatorială a celulei mame la bacteriile Gram pozitive, în timp ce la bacteriile Gram negative sinteza aceasta este mai difuză, în diferite zone ale peretelui celular („intercalare difuză”).

DIVIZIUNEA CELULEI BACTERIENE

diviziunea nucleară, cu următoarele etape:• ataşarea inelului cromozomial pe mezozom cu o zonă de pe molecula

de ADN numită „replicator”.• separarea celor două lanţuri ale moleculei de ADN cromozomial.• răsucirea lanţurilor de mai sus în dublu sens şi îndepărtarea unuia faţă

de celălalt.• diviziunea mezozomului în lungul axului său.• apariţia celor două celule fiice, fiecare posedând câte un lanţ de ADN

de la celula mamă, ancorat pe mezozomul propriu.• sinteza lanţului de ADN complementar, la fiecare celulă fiică, pe

matricea ADN-ului matern.

Astfel celulele fiice rezultate vor avea de regulă material genetic identic cu cel din cromozomul celulei mamă (model de diviziune „semiconservativ”).