Fiziologie Bacteriana [PDF]

Zitiervorschau

Definitie 

Prin fiziologie bacteriana se intelege totalitatea proceselor biologice care au loc intr-o populatie microbiana,de la reactiile complexe de metabolism care asigura nutritia si respiratia bacteriei, pana la cresterea, multiplicarea si moartea bacteriilor.  Fiziologia bacteriana se deosebeste de aceea a organismelor superioare prin varietatea si intensitatea exceptionala a proceselor metabolice(ex. 1 g Micrococcus ureae descompune peste 1 kg uree pe ora)

Compozitia chimica  Apa:75 - 85% din greutatea umedă a bacteriei.

Rol:-mediu de dispersie; - reactiv în reactiile metabolice; -etapă finală a unor reactii oxidative  Substantele minerale :2-30% din greutatea uscata a bacteriei( fosforul=45%) Rol:- favorizează schimburile cu mediul; - reglează presiunea osmotică; - stimulează cresterea si functia bacteriei; - activează unele sisteme enzimatice; - contribuie la reglarea pH-ului si a potentialului de oxidoreducere;

•Glucidele:10-25% din greutatea uscată a celulei bacteriene

Rol: in metabolismul intermediar glucidic(monozaharidele) si participă la realizarea structurii peretelui celular si fac parte din capsula unor bacterii (polizaharidele). •Proteinele :40-80% din greutatea uscată a bacteriei, Rol: jumatate fuctioneaza ca enizme restul având rol structural •Lipidele •Pigmentii bacterieni BACTERII CROMOFORE SAU CROMOFILE •Enzime bacteriene •Vitaminele •Substante cu actiune antibiotică

Metabolismul microbian Cuprinde totalitatea reactiilor biochimice care au loc in celula bacteriana si substratul nutritiv si se impart in:

1. reactii catabolice prin care se fragmenteaza substratul nutritiv în unitati componente cu eliberare de energie

2. reactiile anabolice prin care celula bacteriana îsi sintetizeza substantele proprii, cu consum energetic.

3. reactii metabolice intermediare prin care energia rezultata din primelereactii este înmagazinata în compusi macroergic

!!!! Toate aceste reactii sunt catalizate de enzime a caror activitate este controlata genetic astfel încât intensitatea lor sa fie cât mai eficient adaptata conditiilor în care bacteria creste si se înmulteste.

Particularitatile metabolismului microbian:  Unicelular  Necompartimentat (lipsa organite)  Plasticitate: adaptare la diferite tipuri de

 substante nutritive  Flexibilitate: utilizarea aceluiasi substrat in  mai multe cai distincte, dar intricate  Eficienta maxima

Respiratia bacteriana Bacterii strict aerobe –se dezvoltă numai în prezenţa O atmosferic - respiraţia aerobă (Pseudomonas aeruginosa, M.tuberculosis, Bacillus Bacterii strict anaerobe – nu se dezvoltă în prezenţa O atmosferic - fermentaţia în condiţii anaerobe (Clostridium, Bacteroides, Prevotella) Bacterii facultativ anaerobe -se dezvoltă în prezenţa sau absenţa O atmosferic - enterobacteriile Bacterii anaerobe aerotolerante folosesc numai fermentaţia în prezenţa aerului atmosferic, fără participarea oxigenului (Streptococcus pyogenes) Bacterii microaerofile - în prezenţa CO2, 6-10% (Neisseria)

Fermentatia -foloseste compusi organici ca donori si acceptori de electroni si seproduce pe urmatoarele cai metabolice:

1.glicoliza pe calea Emden Meyerhof: care transforma o molecula de glucoza în 2 molecule de acid piruvic,energia rezultata fiind înmagazinata în2 molecule de ATP.

2.fermentatia secundara a piruvatului 3.cai alternative de metabolizare a glucozei cum sunt suntul fosfatilor si calea Entner-Doudoroff.

Nutritia bacteriana  Nutriţia––modalităţile prin care bacteriile asimilează din mediu  

 

substanţele necesare pentru metabolism. tipul de nutriţie =absorbtiv. Nutrienţii-substanţe, soluţiile cărora pot traversa MCP pentru a fi antrenate în metabolismul celulei. Se obţin din alimente prin solvire (săruri minerale,(CO2, O, ) sau după o ) digestie prealabilă (proteine, polizaharide, lipide). La bacterii,digestia este extracelulară (la bacteriile G-în spaţiul periplasmic) nutrienţii servesc în calitate de material de construcţieşi sursă energie pentru sinteza compuşilor şi menţinerea vieţii bacteriei.

Cresterea celulei bacteriene  •Formare de noi constituenti celulari  Sinteza specifica pornind de la substante nutritive simple a

unor compusi noi, care sunt ulterior asamblati formand copii fidele ale constituentilor celulari Depinde de:  – Informatia genetica  – Substantele din mediu (natura, concentratie) Continua pana intr-un moment critic (raport volum/suprafata), cand cresterea se intrerupe si apare multiplicarea

Multiplicarea • Diviziune directa - coordonata de ADN – Scindare celula mama in 2 celule fiice – Prin invaginare membrana sau formare sept transversal – Bacili, spirili: plan transversal – Unii spirili: longitudinal – Coci: planuri perpendiculare succesive (1,2,3) • Inmugurire: bacterii fotosintetice(ex:Candida) • Fragmentare: bacterii filamentoase • Segmentare - Tip special de spori:

Diviziunea bacteriilor gram pozitiv

CURBA DE MULTIPLICARE A BACTERIILOR IN MEDIU LIMITAT

Curba de crestere si inmultire a bacteriilor intr-un mediu limitat  Bacteriile se inmultesc prin diviziune directa. Daca se

introduce un numar redus de celule bacteriene intr-un mediu de cultura proaspat si se incubeaza intr-o atmosfera prielnica speciei respective, bacteriile vor creste si se vor inmulti, iar timpul care trece de la o diviziune celulara la urmatoarea se numeste timp de generatie.

Curba de multiplicare a bacteriilor în mediu limitat -cuprinde urmtoarele faze:  faza de lag:

-incepe cu adaptarea la noile conditii -nu creste numarul de celule,dar ele cresc in volum -au o activitate metabolica intensa. -sensibilitate la chimioterapice crescuta. -durata:in functie de specie,conditiile de mediu,de numarul de celule din inocul(in jur de 1/2 de ora,iar la formele sporulate 3-4 ore.)  Faza exponentiala sau logaritmica:-celulele se divid constant(multiplicandu-se in progresie logaritmica) -multiplicarea intensa=in vitro(nu exista mecanismele apararii antiinfectioase) -sensibilitate crescuta la antibiotice

 Durata (în general 2-3 ore )Ex:Escherichia coli – 10 minute

Mycobacterium tuberculosis – 25 ore

-celulele nu mai cresc,nu mor -se epuizeaza factorul nutritiv esential(factor limitant) -durata:cateva ore

-se acumuleaza produsi toxici

-scade sensiblitatea tulpinilor la chimioterapice

Faza stationara:

-dureaza mai multe zile _scade numarul de bacterii -scade numarul substantelor nutritive -se acumuleaza substante toxixe -in timp ,bacteriile mor (exceptie sporulatele),se produce autosterilizarea

Faza de declin:

-Se acumuleaza produsi toxici.

Influenta factorilor de mediu asupra inmultirii bacteriilor  Temperatura de creştere  Există temperaturi minime, maxime şi optime de dezvoltare a bacteriilor. Deosebim: 1.1.Bacterii psichrofile ––t optimă 10-20C. Cresc şi la 0ºC. 2.2.Bacterii mezofile ––optimum 30-37ºC (limite 15-45ºC) 3.3.Bacterii termofile ––optimum 50-60ºC (până la 95ºC) 4.4.Bacterii hipertermofile (cresc la 70–110ºC)  pH-ul 1.1.Bacterii neutrofile (majoritatea, inclusiv cele (patogene) ––pH 6-7,5 2.2.Bacterii acidofile -pH 2-6(Lactobacillus)(Lactobacillus) 3.3.Bacterii alcalofile –pH >>8(Pseudomonas, (Vibrio)  Presiunea osmotică 1.1.Bacterii halotolerante (osmotolerante) –cresc în concentraţii reduse de NaCl (mediu izotonic cu mediul intern al gazdei) –mi/o patogenepatogene 2.2.Bacterii Halofile–preferă concentraţii mari de NaCl (1-30%) –stafilococi, vibrioni (Vibrioparahaemolyticus )

Cerinte nutritive ale bacteriilor-factori chimici • Sursa de carbon: – Heterotrofe (carbon organic), – Auxotrofe, autotrofe (CO2) – Mixotrofe: ambele – Prototrofe:cer compusi complecsi (vit., aa), fastidiosi – Paratrofe:traiesc strict intracelular: Rickettsii, Chlamydii • Azot: nitrati, nitriti; N2 daca sunt fixatoare • Oxigen – Aerobi stricti – Microaerofili – Facultativ anaerobi – Anaerobi stricti • S, P • Minerale: Fe (competitie cu gazda/siderofori), Na, Cl, Mg, K, Ca