metabolismul bacterian

25
CURS 2 METABOLISMUL BACTERIAN Metabolismul bacterian se caracterizează prin: este un metabolism unicelular, ce se desfăşoară într-o singură celulă este un metabolism necompartimentat (lipsa organitelor citoplasmatice) este un metabolism teleonomic, în sensul că posedă căile metabolice şi mecanismele de reglare ce asigură o eficienţă maximă mare flexibilitate metabolică, de unde rezultă o capacitate crescută de adaptare la condiţii variate de mediu este un metabolism de mare intensitate, ceea ce asigură o multiplicare rapidă în complexitatea genetică a lumii bacteriene acţionează o restricţie genetică, determinată de cantitatea de informaţie. Metabolismul bacterian cuprinde: metabolismul energetic (catabolismul)

Upload: veronica99

Post on 22-Dec-2015

133 views

Category:

Documents


11 download

DESCRIPTION

bacteriologie generala

TRANSCRIPT

Page 1: metabolismul bacterian

CURS 2METABOLISMUL BACTERIAN

Metabolismul bacterian se caracterizează prin:este un metabolism unicelular, ce se desfăşoară într-o

singură celulă este un metabolism necompartimentat (lipsa organitelor

citoplasmatice)este un metabolism teleonomic, în sensul că posedă căile

metabolice şi mecanismele de reglare ce asigură o eficienţă maximă

mare flexibilitate metabolică, de unde rezultă o capacitate crescută de adaptare la condiţii variate de mediu

este un metabolism de mare intensitate, ceea ce asigură o multiplicare rapidă

în complexitatea genetică a lumii bacteriene acţionează o restricţie genetică, determinată de cantitatea de

informaţie.Metabolismul bacterian cuprinde:

metabolismul energetic (catabolismul)metabolismul de biosinteză (anabolismul)

Page 2: metabolismul bacterian

Metabolismul energetic (catabolismul)Cuprinde două procese fundamentale:

• fermentaţia bacteriană• respiraţia bacteriană.

Fermentaţia bacteriană• O putem defini drept catabolism în care energia rezultă din

folosirea substanţelor organice, atât ca donatori, cât şi ca acceptori de electroni. Numărul de molecule C, H, O din substanţele iniţiale este egal cu cel din moleculele rezultate.

• Produşii primari sunt reprezentaţi de acidul piruvic, NADH şi ATP. Acidul piruvic este transformat într-o varietate de compuşi organici. Transferul electronilor de pe substratul donator pe cel receptor se face dependent de potenţialul de oxido-reducere (potenţial redox). Fluxul de electroni străbate un şir de cupluri redox cu o orientare bine definită de valoarea potenţialelor lor. Substanţele care acceptă şi donează cu mare uşurinţă electroni sunt numite transportori de electroni. Produşii finali ai fermentaţiei şi modul în care se formează sunt specifici pentru speciile sau grupurile microbiene.

Page 3: metabolismul bacterian

• În timpul glicolizei, glucoza este oxidată la acid piruvic. Unele bacterii fermentative reduc acidul piruvic numai la acid lactic (bacterii homofermentative – specii de Bacillus, Lactobacillus, Streptococ), altele produc şi acid acetic, formic, alcool şi acetonă (bacterii heterofermentative – fungi, câteva bacterii din genul Clostridium, Streptococ).

• Un alt tip de reacţie fermentativă este reprezenată de acţiunea Clostridiilor asupra aminoacizilor, în care caz participă doi aminoacizi (fermentaţie „cuplată”) în care unul este oxidat, iar celălalt redus.

• În fermentaţia bacteriană sursa de energie este reprezentată de gruparea atomilor de H şi O, de la forma hidroxi (-OH) cu energie mai mare la forma carboxi (-COOH) cu energie mai mică, precum şi de descompunerea ATP în ADP şi radicali acizi (similar proceselor de respiraţie bacteriană).

• Fermentaţia implică intervenţia unor molecule de biocatalizatori enzimatici, factorul esenţial revenind feredoxinei, care participă şi la unele fenomene de fotosinteză. În final, în procesul de glicoliză, energia necesară pentru a se ajunge la „molecula cheie” de acid piruvic este conferită de descompunerea ATP cu eliberarea legăturilor macroergice; regenerarea moleculei ATP din ADP şi radical fosforic are la bază oxidarea şi reducerea „ritmică” a difosfonucleotidului (DPN).

Page 4: metabolismul bacterian

Cele mai importante forme de fermentaţii la bacterii sunt:• lactică – la lactobacili, streptococi grup A• acidă-mixtă – E. coli şi alte bacterii intestinale• butilen-glicolitică – Enterobacter, Bacillus• propionică – anaerobi nesporulaţi• butir-butanolică – Clostridium butyricum• acetică – Clostridium aceticum• alcoolică la drojdii şi specii de Erwinia, Sarcina.

Respiraţia bacterianăReprezintă totalitatea proceselor de oxidoreducere, prin care celula eliberează energia necesară activităţii sale vitale.

În funcţie de sursa de energie în respiraţie, bacteriile sunt de două feluri:

– fotosintetizante – utilizează ca sursă energetică lumina solară. Sunt bacterii ce se dezvoltă în general în anaerobioză. Pigmenţii fotosintetici sunt numiţi bacterioclorofila a, b, c, d, fiind alături de pigmenţii carotenoizi variaţi care le colorează coloniile.

– Chimiosintetizante – folosesc drept sursă de energie substanţele chimice din mediul de creştere (oxidarea unei substanţe anorganice NH3, NO2, H2S, Fe++, Fe+++, S, tiosulfit = bacterii autotrofe, precum şi oxidarea unor substanţe organice = bacterii heterotrofe). Aici se încadrează majoritatea bacteriilor cunoscute.

Page 5: metabolismul bacterian

După necesităţile oxigenului molecular în mediu, bacteriile pot fi:– strict aerobe – se dezvoltă numai în prezenţa oxigenului

atmosferic, care constituie singurul acceptor de H, utilizând numai procesele de respiraţie.

– strict anaerobe – se dezvoltă numai în mediu lipsit de oxigen, folosind pentru obţinerea energiei numai procese de fermentaţie, acceptorul final de H fiind de obicei molecula de nitrat, sulfat sau carbonat.

– microaerofile – pot folosi procese de respiraţie sau fermentaţie, creşterea fiind favorizată de o presiune scăzută de oxigen (prin cultivare în atmosferă de 5-20% CO2).

Mecanismul respiraţiei bacterieneRespiraţia bacteriană are loc în trei etape:I. Sistemul transportor de electroni care include: flavoproteinele (proteine ce conţin o coenzimă derivată din riboflavină), citocromii (aparţin unui grup ce conţine fier) şi quinonele (substanţe neproteice cu funcţie de transport a proteinelor).

Reacţiile debutează cu oxidarea NAD care va reduce FAD, rezultând formarea de NADH cu eliberare suficientă energie pentru formarea ATP.

Page 6: metabolismul bacterian

Enzimele activatoare de oxigen sunt:• citocromoxidaza• citocromii a, b, c

Enzimele activatoare de hidrogen sunt:• dehidrogenarea nicotinamidică (NAD, NADH)• flavinproteina• ubiquinona • enterobactin – transferaza

II. Fosforilarea oxidativă. Sub acţiunea catalitică a ATP-azei, ATP este descompus în ADP şi radical fosforic, cu eliberarea de energie prin desfacerea unei legături macroenergice. ATP-ul este generat prin diverse mecanisme metabolice, ce includ respiraţia şi fermentaţia. În acest mecanism substratul care se oxidează este un donator de electroni iar substartul care primeşte electronii este numit acceptor de electroni.

III. Respiraţia „terminală” – se realizează prin „placa turnantă” a cilcului acizilor tricarboxilici (Krebs), în final rezultând CO2 şi H2O.

Page 7: metabolismul bacterian

Metabolismul de biosinteză (anabolismul)La bacterii se disting două tipuri metabolice:•tipul autotrof – include bacteriile care îşi sintetizează toţi metaboliţii esenţiali pornind de la compuşi anorganici, contribuind la circuitul substanţelor în natură.

Bacteriile autotrofe sunt de două feluri: sulfobacterii şi nitrobacterii, ultimele împărţindu-se în nitrifiante (Nitrobacter, Nitrosomonas) şi denitrifiante (anaerobe).

•tipul heterotrof - cuprinde majoritatea speciilor bacteriene, necesitând pentru biosintezele proprii materie organică şi compuşii anorganici.

Aceste bacterii pot utiliza lumina ca sursă de energie şi componente organice ca sursă primară de carbon (fotoheterotrofe) sau pot obţine necesarul de carbon şi de energie din metabolismul unui singur compus organic (chimioheterotrofe).

Page 8: metabolismul bacterian

Există mai multe tipuri de bacterii heterotrofe:•bacterii care fixează azotul – folosesc surse organice de carbon şi azot molecular atmosferic - ex. Azotobacter, Clostridium.•bacterii care folosesc carbon organic din glucide (în special), alcooli, acizi graşi (rar) şi azot din combinaţii anorganice– ex. Bacterii saprofite din mediul extern, E. coli nepatogen din intestin.•bacterii care folosesc carbon şi azot organic. Aici se încadrează bacterii saprofite din mediul extern, din intestin, de pe mucoasă.

Tot heterotrofe sunt şi bacteriile ce nu pot fi cultivate pe medii artificiale (ex. Treponema pallidum) sau cele cu parazitism intracelular strict (rickettsii, chlamydii, mycoplasme).

Mecanismul de bază a biosintezelor celulei bacteriene implică existenţa moleculelor informaţionale (memoria informaţională este înscrisă la nivelul moleculei de ADN nuclear, astfel încât o anumită secvenţă a codonilor la acest nivel asigură mesajul pentru sinteza unei proteine) şi transmiterea mesajului genetic (pe unul din lanţurile din molecula „matrice” de ADN se sintetizează molecule de ARN mesager complementar prin acţiunea ARN-polimerazei, ADN dependentă. ARN mesager trece în citoplasmă la nivelul ribozomilor unde mesajul este citit, apoi sintetizarea neoproteinei).

Page 9: metabolismul bacterian

• Se ştie că sinteza unei enzime celulare este în relaţie de feed-back (conexiune inversă) cu substratul asupra căruia acţionează. Potrivit modelului Jacob-Monod, de-a lungul moleculei de ADN nuclear există sute de „codoni” grupaţi în gene.

Genele sunt de 2 tipuri: – structurale (codifică sinteza unei proteine)– funcţionale (influenţează activitatea genelor

structurale). Ele pot fi reglatoare (inhibitorii) sau operatoare (activatoare).

• O genă structurală împreună cu gena operatoare din vecinătatea sa formează o unitate numită „operon”. În cadrul creşterii unui substrat în celula bacteriană gena operatoare din operon activează gena structurală din acelaşi operon. Gena structurală determină sinteza enzimei care catalizează descompunerea substratului. Astfel, prin diminuarea substratului sub acţiunea enzimei, se activează gena reglatoare care codifică sinteza unei proteine specifice denumită „represor”, care inhibă gena operatoare din operon încetând astfel sinteza enzimei.

• În acest fel sintezele celulei bacteriene se adaptează la necesitaţile celulei, în raport cu variaţiile mediului.

Page 10: metabolismul bacterian

CREŞTEREA, MULTIPLICAREA ŞI CULTIVAREA BACTERIILOR

Ca orice fiinţe vii, microorganismele cresc, se multiplică şi după o perioadă mor.Creşterea se caracterizează prin adăugarea de protoplasmă, ca urmare a predominării fenomenelor anabolice asupra celor catabolice. Multiplicarea este consecutivă creşterii şi constă în înmulţirea prin diviziune în generaţii succesive a indivizilor dintr-o populaţie bacteriană.Cultivarea se referă la asigurarea „in vitro” a unor condiţii adecvate necesităţilor metabolice ale speciei respective.Din punct de vedere al posibilităţii cultivării microorganismelor, se disting culturi bacteriene în mediul lichid şi în mediul solid.

Aceste fenomene presupun câteva condiţii principale:- suportul nutritiv – este asigurat de prezenţa donatorilor şi

acceptorilor de hidrogen, surse de carbon, surse de azot, substanţe minerale (S, P, Mg, Fe, K, Ca) şi factori de creştere (aminoacizi, vitamine B, A, D, acizi graşi).

- pH-ul (concentraţia ionilor de hidrogen). Majoritatea bacteriilor patogene necesită pentru înmulţire un pH optim, între 6-8; toleranţa la diferite valori de pH este în funcţie de specie şi tulpină.

- temperatura. Flora adaptată organismului uman se dezvoltă bine la temperatura de 37gradeC şi poartă numele de floră mezofilă. Alte bacterii sunt adaptate la temperaturi scăzute şi reprezintă flora criofilă.

- presiunea de oxigen – bacteriile aerobe necesită obligatoriu existenţa unei presiuni optime de oxigen, iar eventualul peroxid de H din mediu este distrus de catalazele şi peroxidazele bacteriene prezente la unele specii.

Page 11: metabolismul bacterian

Bacteriile anaerobe cresc numai în absenţa oxigenului molecular în mediu, acesta fiind toxic pentru celule prin formare de superoxid. Bacteriile facultativ anaerobe suportă oxigenul în mediu pentru că superoxidul format este degradat de superoxid – dismutază.- presiunea ionică – în anumite limite, variaţiile de osmolaritate sunt tolerate de majoritatea speciilor bacteriene, fenomenul fiind reglat în special de transportul activ de ioni de potasiu. Excepţie face flora halofilă (osmofilă) din apa mărilor şi oceanelor, necesitând hiperosmolaritate.

Fenomenului de înmulţire a germenilor în mediul lichid i se descriu următoarele faze: faza de „lag”, faza de creştere exponenţială (logaritmică), faza staţionară şi faza de declin.

Faza de lag succede imediat însămânţării germenului în mediul lichid şi corespunde adaptării acestuia la condiţiile oferite de mediu. În această fază asistăm la producerea de enzime şi metaboliţi care, atingând un prag limită de concentraţii, declanşează multiplicarea bacteriană.

Faza de creştere exponenţială (logaritmică), urmează fazei de lag şi prezintă o rată înaltă de multiplicare bacteriană în progresie geometrică.

N = numărul de celule în cultură în timpul tN0 = numărul iniţial de celule în culturăK = constantă ce indică rata în care logaritmul natural al numărului de celule creşte cu timpul

Page 12: metabolismul bacterian

Această fază continuă până când asistăm la epuizarea rezervelor nutritive din mediu, la acumularea produşilor toxici rezultaţi din metabolismul bacterian şi la scăderea pH-ului.

Faza staţionară – proporţia de celule care mor este aproximativ egală cu cea a celulelor care se multiplică, aşa încât numărul de celule nu se modifică cantitativ. În această fază bacteriile prezintă cele mai caracteristice proprietăţi ale speciei.

Faza de declin – proporţia de celule care mor depăşeşte rata de multiplicare a celulelor viabile până când multiplicarea încetează complet.

Pentru celula bacteriană moartea înseamnă pierderea capacităţii de a se divide.În mediul lichid germenii pot fi cultivaţi după mai multe metode:– culturi în vas închis – culturi continue („agitate”) – culturi sincrone – conţin bacteriile în aceeaşi etapă de

diviziune.

Page 13: metabolismul bacterian

Pentru aprecierea creşterii şi multiplicării bacteriene în mediul lichid se folosesc următoarele metode:

• măsurarea concentraţiei celulare prin:• metoda nefelometrică – aprecierea turbidităţii culturii

prin comparaţie cu o scară etalon obţinând concentraţia de celule (volum mediu)

• metoda colorimetrică sau spectrofotometrică – aprecierea se bazează pe raportul dintre numărul de celule din cultură şi gradul de absorbţie a unor radiaţii (luminoase, ultraviolete, etc.)

• numărarea celulelor bacteriene – se execută pe preparat proaspăt pe un număr determinat de câmpuri microscopice.

• măsurarea densităţii celulare prin:• determinarea greutăţii uscate a germenilor din

sedimentul culturii centrifugate.• determinarea concentraţiei de azot în masa microbiană• evaluarea depunerii corpilor microbieni prin centrifugare

la o anumită viteză de rotaţie în timp determinat.Unei culturi bacteriene în mediul lichid i se poate aprecia:

– turbiditatea (uniformă, cu depozit, cu formare de văl)– culoarea (pigmentare)– mirosul (fetid, aromat, etc.)

Page 14: metabolismul bacterian

Cultivarea germenilor în mediul solid prezintă avantajul că, dintr-un individ bacterian însămânţat, rezultă o colonie căreia i se pot descrie următoarele caractere:– mărimea (colonii punctiforme, mici, medii, mari)– forma sau conturul (margini rotunde, festonate, cu

prelungiri)– suprafaţa (netedă, rugoasă)– transparenţa sau opacitatea (colonii pigmentate,

nepigmentate, dobândirea unei culori prin virarea indicatorului din mediu)

– producerea de hemoliză pe mediile solide cu sânge (hemoliză completă sau incompletă, hemoliză cu diametrul mare sau mic în raport cu diametrul coloniei)

– mirosul (fetid, aromat)– consistenţa (colonii apoase, filante, untoase)– aderenţa (colonii aderente sau uşor detaşabile de pe

suprafaţa mediului)

În raport cu unele caractere, coloniile sunt: în faza S (netede, lucioase, umede) pentru majoritatea speciilor bacteriene în cultură proaspătă şi în faza R (aspre, rugoase, uscate, suprafaţă neregulată) pentru culturile îmbătrânite sau tulpinile izolate de la bolnavi trataţi cu antibiotice. Excepţie de la această regulă fac Corynebacterium diphteriae, Mycobacterium tuberculosis sau Bacillus anthracis, care prezintă colonii R la tulpinile proaspăt izolate.

Page 15: metabolismul bacterian

ACŢIUNEA AGENŢILOR FIZICI, CHIMICI ŞI BIOLOGICI ASUPRA BACTERIILOR

Viaţa microorganismelor se desfăşoară sub acţiunea factorilor fizici, chimici şi biologici din mediul înconjurător, efectul acestora fiind influenţat de natura microorganismelor, compoziţia chimică, faza de dezvoltare, densitatea suspensiei bacteriene, precum şi de concentraţia agentului, timpul de expunere, pH, etc.

Pentru clarificarea acţiunii acestor factori e necesară definirea unor noţiuni:

• agent bacteriostatic – agent care inhibă multiplicarea bacteriană, fenomen reversibil după îndepărtarea acestuia.

• agent bactericid – are proprietatea de a produce moartea celulei bacteriene, fenomen ireversibil, prin lezarea integrităţii sau funcţiilor bacteriene.

• sterilizarea – modalitatea prin care toate formele de viaţă microbiană, vegetativă şi sporulată, sunt omorâte

• dezinfecţia – inactivarea microorganisnelor în forma vegetativă de pe suprafeţe

• dezinfectant – substanţă folosită în scopul inactivării microorganismelor de pe unele suprafeţe dar care, posedând toxicitate marcată, nu poate fi aplicat în ţesuturile umane.

• septic – prezenţa microorganismelor patogene în ţesuturi• aseptic – absenţa microorganismelor patogene în ţesuturi

Page 16: metabolismul bacterian

Acţiunea agenţilor fizici asupra bacteriilor• Căldura – are în general (cu excepţia bacteriilor termofile)

o acţiune bactericidă prin denaturarea macromoleculelor proteice care se coagulează, prezenţa apei mărind labilitatea legăturilor chimice. Metodele cele mai practice de sterilizare sunt cele care utilizează căldura, sub formă uscată sau umedă, existând o corelaţie temperatură – timp în ceea ce priveşte efectul sterilizant. Uscăciunea (desicarea) – în general, bacteriile sunt rezistente la uscăciune în formă sporulată şi, pentru unele specii, chiar în formă vegetativă (b. Koch).

• Presiunea mecanică – majoritatea bacteriilor rezistă la presiuni foarte mari (3000 atmosfere formele vegetative, 12000 – 20000 atmosfere formele sporulate). Asistăm în final la coagularea proteinelor plasmatice.

• Presiunea osmotică – este cunoscut faptul că bariera osmotică a celulei este membrana citoplasmatică. În mediul hiperton are loc ieşirea apei din celulă în mediu (plasmoliza), retractarea membranei citoplasmatice şi a citoplasmei, în timp ce peretele celular îşi păstrează rigiditatea. În mediul hipoton apa pătrunde în celula bacteriană (plasmoptiză) ajungându-se în final la liză celulară (mai ales dacă în prealabil peretele celular a fost îndepărtat prin lizozim – protoplaşti, sau prin antibiotice inhibitorii ale sintezei acestuia – sferoplaşti. Variaţiile bruşte de la o presiune osmotică înaltă la una mai joasă, sunt mortale mai ales pentru celulele tinere.

Page 17: metabolismul bacterian

• Electricitatea – are efecte minore ca atare asupra bacteriilor, în schimb poate influenţa compoziţia chimică a mediului cu efecte secundare bactericide.

• Ultrasunetele – sunt vibraţii cu frecvenţă mai mare decât cea a undelor sonore (peste 16000 hertzi), cu efect puternic bactericid relativ rapid. Ultrasonarea unei culturi bacteriene reprezintă o metodă eficientă de dezintegrare a celulelor bacteriene în scopul analizei chimice a acestora.

• Filtrarea – proces de reţinere a microorganismelor din lichidele termolabile, permiţând trecerea lichidului astfel sterilizat. În acest scop se folosesc filtre Seitz, Chamberland, Berkefeld şi filtre de metilen celuloză (Millipore, Sartorius).

• Radiaţiile – sunt definite ca propagarea sau transmiterea de energie în spaţiu; propagarea se face prin mişcarea undelor, sau cu ajutorul particulelor atomice sau subatomice animate de acţiunea câmpurilor electrice sau prin emiterea lor prin substanţele reactive.

• Radiaţiile pot fi ionizate (X, Y, catodice) şi ultraviolete. Se folosesc pentru sterilizarea materialului plastic de laborator, a medicamentelor sau produselor biologice termolabile, în tratamentul afecţiunilor neoplazice (împiedică diviziunea celulară).

• Radiaţiile ultraviolete au activitate bactericidă maximă la 260 nm, fiind absorbite de acizii nucleici, cu precădere ADN, găsindu-şi utilizarea ca agenţi sterilizanţi (încăperi, boxe, săli de operaţii, mese de laborator etc.)

Page 18: metabolismul bacterian

Acţiunea agenţilor chimici asupra bacteriilor

• Dezinfecţia este metoda de aplicare a unui agent chimic prin care se obţine distrugerea formelor vegetative.

• Un dezinfectant este un agent chimic care omoară micoorganismele patogene şi nepatogene.

• Un antiseptic este un agent chimic care, aplicat pe ţesuturi vii, inhibă sau omoară microorganismele.

• Un agent chimic poate fi bacteriostatic (inhibă multiplicarea bacteriană care se reia după îndepărtarea acţiunii agentului respectiv, fenomen reversibil) sau bactericid (determină moartea celulei bacteriene, fenomen ireversibil).Un dezinfectant bun trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:– să aibă acţiune bactericidă în concentraţii mici– spectru microbian larg– să aibă stabilitate în timp, sub formă activă (remanentă)– să fie solubil şi stabil în apă– să fie relativ netoxic pentru organsimul uman – să fie cât mai penetrant şi să nu se combine cu materiile

organice de pe tegumente care să-l inactiveze– să nu fie coroziv– să nu coloreze– să nu degaje miros neplăcut– să aibă un cost relativ scăzut

Page 19: metabolismul bacterian

Principalii agenţi chimici cu acţiune asupra bacteriilor sunt:• Fenolul şi derivaţii fenolici - se utilizează pentru dezinfecţia

obiectelor, meselor, podelelor etc.• Acizii şi alcalii • Alcooli – alcoolul metilic este mai puternic bactericid decât

cel etilic, dar se utilizează mai puţin datorită toxicităţii mai înalte pentru organsimul uman.

• Halogenii şi compuşii halogenaţi – iodul şi clorul. Iodul se foloseşte sub formă de tinctură de iod pentru dezinfecţia tegumentelor. Compuşii cu clor sunt utilizaţi sub formă gazoasă, sub formă de hipocloriţi de calciu sau sodiu (pentru dezinfecţia, mâinilor – în soluţie 1%, găleţilor de gunoi – concentraţie de 5-20%, material moale – sol. 20%) şi sub formă de cloramină (pentru dezinfecţia suprafeţelor, mâinilor).

• Sărurile.• Ionii metalelor grele – se folosesc fie metale ca atare

(argint, cupru, cu puternică acţiune „oligodinamică”) fie sub forma compuşilor cu metale grele, precum: – compuşi cu mercur (clorură mercurică sau sublimatul

corosiv, mertiolatul, mercurocromul, metafenul). Se utilizează pentru dezinfecţia suprafeţelor, instrumentarului, materialului moale, etc.

– compuşi cu argint – nitratul de argint, utilizat pentru profilaxia oftalmiei gonococice a nou-născutului.

– compuşi cu cupru au utilizare restrânsă, mai ales ca bactericide şi fungicide pentru culturile agricole.

Page 20: metabolismul bacterian

• Peroxidul de hidrogen (H2O2) soluţie 3% este un bun antiseptic, dar cu acţiune scurtă.

• Permanganatul de potasiu în diluţie 1% este folosit în afecţiuni urologice, curăţarea rănilor, etc.

• Formolul – se găseşte în soluţie apoasă de 37%, iar efectul bactericid e cauzat de alchilarea proteinei microbiene. Se mai utilizează ca fixator şi conservant de ţesuturi pentru studiile microscopice, pentru îmbălsămare, etc.

• Coloranţii – probabil interferă cu sinteza acizilor nucleici. Coloranţii bazici sunt mult mai eficienţi, datorită afinităţii faţă de gruparea acidă a acidului fosforic a nucleoproteinelor. Din această categorie amintim violetul de genţiana, cristalul violet, verdele briliant, verdele malachit, tripaflavina, etc.

• Detergenţii – sunt clasificaţi în 2 grupări:• detergenţi cationici – cei mai importanţi sunt

grupul compuşilor de amoniu cuaternar, fiind la fel de activi faţă de bacteriile gram pozitive şi gram negative. Se folosesc în industria alimentară, a laptelui, restaurante. Zefiranul se foloseşte în concentraţie de 1% - 1‰ în soluţie apoasă sau ca tinctură alcoolică.

• detergenţii anionici – efect pe bacteriile gram pozitive. În această categorie intră săpunurile (săruri de sodiu ale acizilor carboxilici cu lanţuri lungi), săruri biliare şi detergenţi sintetici.

Page 21: metabolismul bacterian

• Antagoniştii metabolici – sunt agenţi chimici care interferă în procesul metabolic la nivelul reacţiei normale între o enzimă specifică şi substratul respectiv.

• Antagoniştii metalici pentru bacterii pot fi antagonişti ai proceselor energetice (oxid de carbon, cianuri, dinitrofenol) şi ai biosintezelor p-fluorofenil alanina, care înlocuieşte competitiv fenilalanina din lanţul proteic normal, ceea ce duce la apariţia unei proteine nefuncţionale.

Testarea activităţii bactericide a dezinfectantelorIndicele fenolic. Pentru stabilirea valorii bactericide a unui

dezinfectant prin metoda cantitativă, se compară activitatea bactericidă a unui compus chimic cu aceea a fenolului faţă de un număr egal de bacterii standard (Salmonella typhi şi Staphylococcus aureus) obţinându-se coeficientul sau indicele fenolic- valoare numerică relativă care arată dacă compusul este mai activ sau mai slab, în comparaţie cu fenolul. Valoarea semnificativă a indicelui fenolic este mai mare de 3,00 (peste această valoare se consideră că dezinfectantul prezintă calităţi optime pentru uzul curent), iar o valoare peste 10,00 atestă o înaltă activitate bactericidă.

Concentraţia bactericidă echivalentă. Principiul este similar cu cel descris mai sus, dar dezinfectantul etalon este hipocloritul de sodiu în concentraţii crescânde, iar timpul de incubare dezinfectant/suspensie germen este foarte mic.

Page 22: metabolismul bacterian

Acţiunea agenţilor biologici asupra bacteriilorBacteriofagul• Bacteriofagii au fost descoperiţi de Twort (1915) în

culturi de stafilococ şi d'Herelle (1917) în culturi de bacili Shiga izolate de la bolnavi cu dizenterie, identificaţi drept virusuri ale bacteriilor.

• Bacteriofagii sunt denumiţi după bacteria gazdă de la care au fost izolaţi sau pe care sunt menţinuţi. Spectrul de germeni, specii şi tipuri bacteriene parazitate de un anumit bacteriofag este foarte divers; în general restrâns la un gen sau specie, cuprinde uneori genuri înrudite, alteori doar unele tulpini ale speciei.

O particulă de bacteriofag cu morfologie tipică este formată din:– cap – conţine un înveliş proteic (capsida) format din

subunităţi identice de acid nucleic(ADN)– coada – i se descriu 3 părţi: miezul lacunar, teaca

contractilă şi placa bazală terminală ce are ataşate „fibrele cozii”. Prin intermediul acesteia bacteriofagul se ataşează de suprafaţa celulei bacteriene.

Coada bacteriofagului se poate afla în două stadii funcţionale: stadiul relaxat (teaca contractilă acoperă în întregime miezul lacunar, iar fibrele cozii nu sunt vizibile) şi stadiul contractat (teaca contractilă scurtată ceea ce permite ca miezul lacunar să fie vizibil, iar fibrele cozii sunt evidente).

Proteinele din diferitele elemente structurale ale bacteriofagului sunt distincte. Există şi forme atipice de bacteriofagi: bacteriofagi fără coadă sau filamentoşi.

Page 23: metabolismul bacterian

Între bacteriofag şi bacterie se pot stabili două categorii de relaţii:a. – relatia de tip litic – pătrunderea în celula bacteriană a bacteriofagului duce la moartea acesteia şi la eliberarea din celulă a particulelor de bacteriofagi neoformate.În acest caz infecţia fagică parcurge mai multe etape:

• adsorbţia – are loc la nivelul receptorilor de pe suprafaţa celulei bacteriene lizosensibile prin ataşarea fibrelor cozii bacteriofagului.

• penetrarea acidului nucleic fagic – contactul cu receptorii declanşează contractarea tecii, tija centrală străpunge peretele, acidul nucleic fagic este injectat în celulă şi proteina de înveliş rămâne în exteriorul acesteia, cu excepţia bacteriofagilor filamentoşi „fd” care pătrund în întregime în celula bacteriană.

• replicarea intracelulară – după câteva minute de la pătrunderea acidului nucleic fagic, ADN-ul comandă prin genele sale sinteza în celula bacteriană de proteine timpurii sau precoce („early proteins”) din care fac parte enzimele necesare sintezei de ADN fagic, cea mai importantă fiind ADN-polimeraza (fag-dependentă), în paralel având loc şi sistarea sintezelor celulare codificate de ADN propriu. Sub acţiunea enzimelor „precoce” apar copiile de ADN fagic care determină formarea de neoproteine fagice tardive („late proteins”) care prin asamblarea în jurul moleculelor de ADN fagic dau naştere la fagii neoformaţi. În cadrul bacteriofagilor ARN, acidul nucleic respectă comanda sintezelor celulare ale bacteriei; în acest caz asistăm la o fază intermediară şi anume la formarea unui ADN dublu catenar ce rezultă din lanţul de ARN fagic pătruns în celulă (lanţ „plus”) ce se leagă complementar cu un lanţ „minus” rezultat din acţiunea ARN-sintetazei de tip fagic.

Page 24: metabolismul bacterian

• eliberarea particulelor fagice neoformate – acumularea de particule fagice neoformate duce la ruperea celulei bacteriene şi la eliberarea acestora care, întâlnind celule bacteriene lizosensibile, reiau ciclul de tip litic. Excepţie fac bacteriofagii filamentoşi „fd” care trec prin peretele celular fără producere de liză.

b. – relaţia de tip simbiotic - după pătrunderea în celula bacteriană, asistăm la integrarea acidului nucleic fagic în ADN-ul celular, replicându-se odată cu acesta. Acest fenomen poartă numele de lizogenie, bacteriofagii respectivi „profagi” sau „bacteriofagi” temperaţi, iar bacteriile ce conţin fagi temperaţi, bacterii lizogene, ele fiind rezistente la infecţia cu un alt bacteriofag homolog. Relaţia de tip simbiotic dintre bacterie şi bacteriofag este posibilă prin eliberarea unei proteine „represor” ce inhibă biosinteza fagică.

• Există posibilitatea ca un bacteriofag temperat dintr-o celulă lizogenă să treacă în formă litică, prin desprinderea acidului său nucleic din cromozomul bacterian şi iniţierea sintezei de particule fagice neoformate – fenomen ce poartă numele de inducţie, produs prin inactivarea sau distrugerea substanţei represor.

• Prin lizogenizare pot apare noi proprietăţi ale celulei bacteriene; astfel unele tulpini de C. dyphteriae devin toxigene; la fel, unii streptococi β hemolitici pot sintetiza toxigenă eritrogenă numai dacă bacteria este lizogenă. Această modificare a unor proprietăţi ale celulei bacteriene în prezenţa bacteriofagului temperat, poartă numele de „conversie” care se explică prin exprimarea unor gene celulare preexistente represate până atunci.

Page 25: metabolismul bacterian

Bacteriocinele

• Reprezintă substanţe proteice produse de anumite specii bacteriene şi au efect letal asupra unor tulpini de bacterii sensibile din aceeaşi specie sau specii înrudite, pe suprafaţa cărora se fixează prin intermediul unor receptori specifici.

• Bacteriocinele se diferenţiază de antibiotice prin spectrul lor, în general, îngust de activitate şi modul de acţiune la nivel celular. Ele se fixează pe receptorii celulari specifici de la suprafaţa bacteriei şi străbat un număr de bariere (membrana externă a peretelui celular şi membrana citoplasmatică) pentru a atinge ţintele celulare, determinând alterări biochimice care duc în final la liza celulei bacteriene. Alterările biochimice celulare sunt variate:– la nivelul membranei interne – alterarea fosfolipidelor şi

proteinelor, interferarea cu metabolismul energetic, liza membranei.

– intracitoplasmatic – sistarea glicolizei, blocarea sintezei ATP, inhibarea sintezei lipidelor, polizaharidelor, proteinelor la nivel ribozomal.

– la nivelul acizilor nucleici: inhibarea sintezei ARN şi ADN.

• Testarea spectrului de activitate al unei bacteriocine (bacteriocinotipie) poate fi utilizată ca indicator, găsindu-şi aplicabilitatea în studiile epidemiologice, alături de lizo şi sero- tipie.