Curs Nr. 2 Regnul Procariote

Regnul Procariote microorganisme a căror celule sunt primitive, de tip procariot, lipsite de nucleu adevărat şi de organite celulare nespecifice, dar cu

.

un înveliş suplimentar numit perete celular

nu au nucleu adevãrat ci un cromozom haploid format dintr-o moleculã circularã de ADN lipsite de organite celulare comune cu excepţia ribozomilor au perete celular rigid Se divid direct

Sunt organisme cu o alcătuire simplă. Organismul lor este format dintr-o singură celulă, de aceea fac parte din grupul unicelularelor.

O bacterie poate să ajungă la dimensiunea de 0,6 – 10 microni.

Morfologia şi structura bacteriilor

Bacterii de formă sferică

Bastonaşe în formă de cilindru sau suveică.

Forma bacteriilor 



cocii sunt bacterii rotunde, aşezate în grămezi (genul Staphylococcus), ovalare, aşezate în lanţuri (genul Streptococcus), lanceolate, dispuse în diplo ca două flăcări de lumânare, (specia Streptococcus pneumoniae) şi reniforme dispuse ca două boabe de cafea ce se privesc faţă în faţă (genul Neisseria) cu Ø de 0,8 - 1µ; bacilii sunt bacterii cu formă alungită de bastonaş cu dimensiuni între 1,5 - 10µ.

Forma bacteriilor   



vibrionii sunt bacterii încurbate în formă de virgulă (Vibrio cholerae); spirilii sunt bacterii spiralate cu 1-2 spire rigide (Spirillum volutans); spirochetele sunt bacterii spiralate cu corpul flexibil şi 1220 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).

Structura celulei bacteriene

Structura celulei bacteriene  Peretele  



celular

structură complexă, semirigidă care conferă stabilitate morfologică celulei este format dintr-un strat bazal sau peptidoglican, asemănător la toate bacteriile şi un strat al structurilor superficiale, foarte diferenţiat, în funcţie de care bacteriile manifestă caractere tinctoriale diferite: bacterii gram - pozitive, gram - negative şi acido-alcoolorezistente.

Perete celular - structura

Structura celulei bacteriene 

Peptidoglicanul sau mureina este structura chimică responsabilă de rigiditatea peretelui celular şi care asigură forma şi rezistenţa mecanică a bacteriei. Prezent la toate bacteriile, el constă dintr-un schelet, format din molecule lungi paralele polizaharidice de N-acetilglucozamină şi acid N-acetil-muramic. Moleculele de acid N-acetil-muramic din lanţurile vecine sunt legate între ele prin punţi polipeptidice, transversale

Funcţiile peretelui celular  asigură

forma, rezistenţa mecanică şi osmotică a bacteriei;  reglează traficul molecular în ambele sensuri ale peretelui  este sediul antigenelor de suprafaţă  este sediul unor factori de patogenitate;  are rol în diviziunea bacteriană şi în procesul de sporulare.

Structura celulei bacteriene 

Faţă de peretele celular constituenţii celulei bacteriene pot fi grupaţi în două mari categorii: intraparietali şi extraparietali



Elementele structurale intraparietale : membrana plasmatică, mezozomii, citoplasma, nucleoidul, ribosomii, sporul, incluziunile, vacuolele

        

magnetosomii

Membrana citoplasmatică 



membrană fină (6,5-7nm), elastică, lipsită de rezistenţă mecanică alcătuită din două straturi fosfolipidice dispuse cu părţile hidrofobe faţă în faţă. Printre moleculele fosfolipidice se găsesc molecule proteice, situate fie la nivelul unuia dintre cele două straturi fosfolipidice, fie le traversează fiind expuse la ambele feţe ale membranei

Membrana citoplasmatică  

   

Funcţiile membranei citoplasmatice: este o membrană cu permeabilitate selectivă, îndeplinind funcţia de barieră osmotică ce reglează schimburile celulei bacteriene, în ambele sensuri cu mediul înconjurător. secretă enzime hidrolitice în mediul înconjurător unde scindează substratul nutritiv în unităţi absorbabile, îndeplineşte rolul mitocondriilor de la celulele eucariote, fiind centrul energogenezei celulare, este sediul sintezei acizilor graşi, a fosfolipidelor, este implicată în sinteza peretelui celular, al polizaharidelor capsulare, participând activ la creşterea şi diviziunea celulei bacteriene şi la formarea sporului bacterian

Mezozomii 

structuri membranare care se formează prin invaginarea membranei citoplasmatice sub formă de buzunar, prezente la bacteriile gram - pozitive şi ocazional la cele gram negative. Ei sunt în contact direct cu materialul nuclear fiind implicaţi în diviziunea cromozomului.

Materialul nuclear 

Este un nucleoid sau echivalent nuclear, cu o structură primitivă în comparaţie cu nucleul celulelor eucariote. Nucleoidul este format dintr-o moleculă circulară de ADN, organizată sub forma unui cromozom haploid care este în contact direct cu citoplasma datorită lipsei membrane nucleare. Molecula de ADN dublu spiralat este la rândul ei suprahelicată în jurul unui miez de ARN, dispoziţie necesară funcţionalităţii materialului nuclear.



Funcţia nucleului bacterian constă în depozitarea informaţiei genetice necesară autoreplicării, organizării structurale şi funcţionale a celulei bacteriene, deci a

.

caracterelor ce definesc specia

Citoplasma şi ribozomi 

Citoplasma este un sistem coloidal alcătuit din 80% apă, în care se găseşte o cantitate mare de molecule organice, ioni anorganici, enzime, ARN, vacuole şi incluzii. Este lipsită de organitele celulare prezente la celulele eucariote cum sunt reticulul endoplasmatic, aparatul Golgi, mitocondriile, centrul celular, ergastoplasma.



Ribozomii reprezintă sediul sintezelor proteice din celulă

Incluziile citoplasmatice şi 







vacuolele

Incluziile citoplasmatice sunt formaţiuni structurale inerte, temporare, de diferite dimensiuni, variind în funcţie de specia bacteriană şi condiţiile de mediu. Ele sunt structuri legate de activitatea metabolică a celulei bacteriene şi reprezintă un material de rezervă care poate fi folosit ca sursă de energie. Vacuolele sunt structuri relativ sferice, cu diametrul de 0,3 – 0,5 microni, înconjurate de un înveliş lipoproteic unistratificat de 0,3 nm grosime numit tonoplast, şi apar în celulă în faza ei de creştere activă. Numărul lor variază între 6 – 20, în funcţie de compoziţia mediului de cultură. În funcţie de conţinut se cunosc două categorii de vacuole: cu suc celular şi cu gaze Vacuolele cu suc celular conţin diferite substanţe organice şi minerale solvite sau picături lipidice. Vacuolele cu gaze sunt întâlnite la bacteriile imobile fotosintetizante şi au o formă în general alungită

Magnetozomii 

La unele bacterii acvatice apar în interiorul celulei o serie de incluziuni care conţin fier şi determină o anumită orientare şi deplasare a acestora , sub influenţa câmpurilor magnetice slabe. Sub raport structural, magnetosomii sunt alcătuiţi dintr-o zonă centrală bogată în fier, înconjurată de un strat transparent clar. Fierul se prezintă sub forma oxidată de magnetit (Fe3O4). Magnetozomii acţionează ca o busolă biomagnetică, asigurând orientarea pozitivă şi deplasarea bacteriilor în câmpurile magnetice.

Sporii 

sunt forme primitive de diferenţiere celulară, cu rezistenţă crescută la factorii de mediu şi care apar endocelular în condiţii nefavorabile de viaţă. Ei au un inveliş rezistent, format din mai multe straturi datorită căruia rezistă în mediul extern zeci de ani.



Poziţia sporului bacterian constituie un caracter taxonomic. Poate fi centrală, subterminală şi terminală

Structura sporului  Sporul

este format din:  Exosporium  Membrana externă  Cortex  Nucleoid

Germinarea sporului 

Sporii nu sunt forme de înmulţire ale bacteriilor. Dintr-o bacterie vegetativă se formează un singur spor, care în condiţii favorabile de viaţă germinează şi va da naştere unei singure celule bacteriene vegetative identice cu aceea în care s-a format Sporii au un rol important în epidemiologia unor infecţii, cum sunt antraxul, tetanosul, botulismul şi gangrena gazoasă

Elemente extraparietale  Capsula  Stratul

mucos  Cilii sau flagelii bacterieni  Pilii bacterieni

Capsula (Glicocalix) 



  

 

este un înveliş compact, intim legat de celula bacteriană, vizibilă pe preparatele uzuale sub forma unui halou clar ce înconjoară bacteria. Din punct de vedere chimic, capsula tuturor bacteriilor este de natură polizaharidică (Streptococcus pneuomoniae , Klebsiella etc.) cu excepţia capsulei bacilului cărbunos care este polipeptidică. Funcţiile capsulei: este un factor de aderenţă şi colonizare a bacteriile pe suprafeţe; protejează bacteriile de diferiţi agenţi antibacterieni din mediu cum sunt: bacteriofagii, colicinele, complementul, lizozimul sau alte enzime bacteriolitice; protejează bacteriile de acţiunea fagocitelor, fiind deci un factor de virulenţă; reprezintă sediul antigenelor capsulare, importante în identificarea acestor bacterii

Cilii sau flagelii bacterieni 

   

 

Sunt apendici filamentoşi ai speciilor bacteriene mobile, cu originea în citoplasma bacteriană, şi servesc ca organe de locomoţie. Ei sunt prezenţi mai ales la bacili. Dispoziţia şi numărul cililor sunt caracteristice speciei. Există bacterii: atriche (fără cili), monotriche - cu un cil polar (Vibro cholerae), lofotriche - cu un smoc de cili situat la unul din polii bacteriei (Pseudomonas fluorescens), amfitriche - cu cilii situaţi la ambii poli ai bacteriei (la genul Spirillum) peritriche - cu cilii dispuşi pe întreaga suprafaţă a bacteriei (Salmonella, E. coli, Proteus etc )



 



Pilii bacterieni Numeroase specii bacteriene gram-negative au pe suprafaţa

lor lor nişte apendici filamentoşi, rigizi, mai scurţi decât flagelii, în număr mare (100-500/celulă) şi cu dispoziţie în general peritrichă. Ei se evidenţiază numai prin microscopie electronică. Din punct de vedere funcţional, pilii se împart în: sex pili codificaţi plasmidic şi care au rol în transferul de material genetic între bacterii. Sunt prezenţi mai ales la bacteriile gram-negative (Enterobacteriaceae, Pseudomonas), pili comuni sau pili de aderenţă (fimbrii), în număr mare, codificaţi cromozomial, şi care servesc bacteriilor la fixarea fermă de mediul de cultură sau de celulele pe care se află. Ei constituie, deci, un factor important de virulenţă. În afară de aderenţă, pilii comuni mai au şi proprietăţi antifagocitare.