Bacteriologie: Colorarea Gram și Structura Celulară

Locul Agenților Infecțioși în Sistematica Microorganismelor

• Organismele vii erau împărțite în regnurile animal și vegetal înainte de descoperirea microorganismelor.
• Haeckel a propus crearea regnului Protista în 1866 pentru a include algele, protozoarele, fungii și bacteriile.
• Microorganismele din regnul Protista diferă fundamental între ele.
• Celulele bacteriene sunt procariote cu structură simplă, iar algele, protozoarele și fungii sunt eucariote cu structură complexă.
• Termenul Protista se referă la organismele unicelulare eucariote, iar bacteriile sunt clasificate ca procariote.

Protiste

• Algele sunt eucariote acvatice fotosintetizante, formând un grup heterogen macroscopic cu aproximativ 16.000 de specii.
• În general, algele nu prezintă interes medical, cu excepția agarului utilizat în culturi solide.
• Mycetele (ciupercile microscopice) sunt eucariote grupate în 4 clase, cu aproximativ 12.000 de specii, dintre care doar 400 au interes medical.
• Protozoarele sunt eucariote unicelulare evoluate, mobile și similare cu celulele animale.
• Protozoarele de interes medical se clasifică în flagelata, rhizopoda, sporozoa și ciliata.

Caractere Diferențiale Celulare

• Nucleul celulelor procariote constă dintr-un nucleoid sau echivalent nuclear cu ADN circular fără membrană.
• Nucleul celulelor eucariote este adevărat, cu nucleoli, învelit de membrană nucleară şi are nucleoli.
• Citoplasma procariotelor nu are mitocondrii sau reticul endoplasmatic, cu ribozomi 70S.
• Citoplasma eucariotelor are mitocondrii, reticul endoplasmatic și ribozomi 80S.
• Peretele celular este rigid și prezent în toate procariotele (cu excepția Mollicutes), dar prezent doar la unele celule eucariote (ciuperci).
• Dimensiunile procariotelor variază (bacterii 1-5 μm, chlamydii 0,2-0,5 μm, rickettsii 0,3-0,5 μm)
• Dimensiunile eucariotelor variază (protozoare 1-150 μm, levuri 5-10 μm, mucegaiuri nedefinit).
• Înmulțirea procariotelor este asexuată prin diviziune binară, în timp ce eucariotele se pot înmulți asexuat și sexuat.

Procariote

• Archaebacteriile nu prezintă interes medical și sunt bacterii termofile producătoare de metan.
• Eubacteriile includ bacterii clasice (diverse forme, cu perete celular), chlamydii (parazitism intracelular obligatoriu, mecanism unic de multiplicare), rickettsii (habitat intracelular, diviziune directă) și micoplasmele (fără perete celular).
• În prezent, cyanobacteriile (algele albastre) sunt incluse în Eubacterii și prezintă interes medical prin substanțele pirogene din soluțiile perfuzabile care pot cauza accidente grave.

Virușurile

• Sunt entități infecțioase noncelulare cu un singur acid nucleic (ADN sau ARN) învelit de o capsidă proteică.
• Sunt paraziți intracelulari obligați care deviază metabolismul celulei gazdă pentru replicare.

Viroizii

• Viroizii sunt entități infecțioase cu structură simplă, fiind compuși doar dintr-un acid nucleic cu GM mică.
• Unii viroizi produc boli la plante.
• Virusurile și viroizii formează regnul VIRA.

Prionii

• Prionii sunt agenți infecțioși proteici cauzând boli degenerative ale sistemului nervos, precum encefalopatia spongiformă bovină, Kuru și boala Creutzfeldt-Jakob.
• Se presupune că și boala Alzheimer este prionică.
• Prionii sunt proteine cu structură terțiară și cuaternară anormală.
• Termenul "prion" a fost introdus în 1982 de Stanley B. Prusiner.

Alți Agenți Infecțioși

• La agenții infecțioși microscopici se adaugă paraziții multicelulari (helmintții și artropodele), studiul lor fiind domeniul parazitologiei.

Microbiologia Medicală

• Microbiologia medicală studiază biologia agenților infecțioși, relația dintre agenții infecțioși și organismul uman, patogenia agenților infecțioși, apărarea antiinfecțioasă, profilaxia bolilor infecțioase, terapia antiinfecțioasă și diagnosticul etiologic al infecțiilor.

Morfologia Bacteriilor și Dimensiunile

• Lumea bacteriană este populată cu organisme microscopice.
• Un volum de 1cm³ poate cuprinde 10¹² bacterii cu o greutate de aproximativ 1g.
• Într-un mediu lichid limpede sunt necesare cel puțin 1-10 milioane de bacterii pentru a produce turbiditate sesizabilă macroscopic.
• În intestinul uman sunt prezente în jur de 10-100 de trilioane de bacterii.
• Dimensiunile bacteriilor se exprimă în micrometri (1μ=10⁻³ mm); în general, variațiile fiind cuprinse între 1 și 10μ.

Forma Bacteriilor

• Bacteriile sunt clasificate în rotunde (coci), alungite (bacili), încurbate (spirili, spirochete, vibrioni) și filamentoase (actinomycete).
• Cocii pot fi rotunzi (Staphylococcus), ovalari (Streptococcus), lanceloti (Streptococcus pneumoniae) și reniformi (Neisseria), cu un diametru de 0,8-1μ.
• Bacilii sunt alungiți (1,5-10µ) cu extremități rotunjite (Enterobacteriaceae), tăiate drept (Bacillus anthracis), măciucate (Corynebacterium diphteriae) sau în formă de suveică (Fusobacterium).
• Cocobacilii sunt forme intermediare între coci și bacili (Yersinia pestis, Bordetella pertussis, Haemophilus influenzae).
• Vibrionii sunt încurbați în formă de virgulă (Vibrio cholerae).
• Spirilii sunt spiralate cu 1-2 spire rigide (Spirillum volutans), iar spirochetele au corp flexibil cu 12-20 de spire (Treponema pallidum), multe spire strânse (Leptospira) sau 2-3 spire (Borrelia).
• Actinomicetele formează filamente lungi și ramificate (hife) care se rup, rezultând forme bacilare (Actinomyces).

Așezarea Bacteriilor și Structura

• Bacteriile unicelulare se multiplică prin diviziune binară.
• Unele specii se separă complet după diviziune, în timp ce altele rămân legate, grupându-se caracteristic prin substanțe vâscoase, fie pericelulare, fie localizate regional.
• Aranjamentul bacteriilor poate ajuta la identificarea genurilor sau speciilor prin examinarea microscopică a preparatelor colorate.
• Unitatea morfofuncțională a bacteriilor este celula, un complex autoorganizat capabil să regleze autonom funcțiile vitale.
• Structurile obligatorii ale bacteriilor includ nucleul, citoplasma, membrana citoplasmatică, mezozomii și peretele celular.
• Structurile facultative (capsula, flageli, fimbrii, sporii) sunt prezente doar la unele specii.

Nucleul Bacterian

• Nucleoidul sau echivalentul nuclear este format dintr-o moleculă circulară de ADN, organizată ca un cromozom haploid.
• ADN-ul este în contact direct cu citoplasma din cauza lipsei membranei nucleare și este suprahelicat în jurul unui miez de ARN.
• Nucleoidul se află în centrul celulei și poate fi legat de membrana citoplasmatică prin mezozomi.
• Funcția nucleului bacterian este de a depozita informația genetică necesară autoreplicării și organizării celulei.

Citoplasma bacteriană

• Citoplasma este un sistem coloidal cu 80% apă, molecule organice, ioni, enzime și ARN.
• Nu conține organite celulare eucariote (reticul endoplasmatic, Golgi, mitocondrii, centru celular, ergastoplasma).
• La microscopul optic, citoplasma apare omogenă, iar la cel electronic, fin granulată datorită ribozomilor.
• O celulă bacteriană are aproximativ 20.000 de ribozomi, ce conțin 80-90% din ARN-ul citoplasmatic.
• Ribozomii, cu diametrul de 180nm și constanta de sedimentare de 70S, sunt alcătuiți din ARN (65-70%) și proteine (30-35%).
• O parte din ribozomi se asociază formând polizomi, alții sunt liberi, iar alții se atașează mezozomilor sau membranei citoplasmatice.
• Ribozomii reprezintă sediul sintezelor proteice.
• Incluziile citoplasmatice sunt formațiuni structurale inerte, temporare, cu compoziție chimică variată (glicogen, amidon, lipide, polimetafosfați). Ele reprezintă un material de rezervă.
• La exterior, citoplasma bacteriilor este mărgintă de membrană, pe o secțiune trilaminată.
• Din contră de peretele celular, membrana citoplasmatică este elastică și nu rezistentă.

Test despre metodele de fixare chimică, structurile celulare bacteriene și colorarea Gram. Explorează rolul LPZ și al porinelor în bacteriile Gram-negative. Identifică genurile de bacterii gram-pozitive de interes medical.