70
UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE TÂRGU-MUREŞ Dr. Felicia Toma Şef de lucrări BACTERIOLOGIE GENERALĂ - CURS – - 2005 -

UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş

Dr. Felicia Toma

Şef de lucrări

BACTERIOLOGIE GENERAL Ă

- CURS –

- 2005 -

Page 2: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

2

Capitolul I

MICROBIOLOGIA – DEFINIłIE, OBIECT, SCOP

Ramura biologiei, ansamblul de discipline experimentale, care se ocupă cu studiul microorganismelor unicelulare, invizibile cu ochiul liber (ciuperci microscopice, alge, bacterii, virusuri, protozoare) se numeşte microbiologie.

Microbiologia studiază procesele fizice, chimice şi biologice legate de activitatea microorganismelor, pentru a putea folosi pe cele utile şi pentru a contracara procesele dăunătoare omului.

Rolul microorganismelor este foarte important pentru planeta noastră, Pasteur spunând că dacă activitatea acestor fiinŃe minuscule ar înceta, viaŃa nu ar fi posibilă.

Microorganismele, cele mai vechi, mai numeroase şi mai diversificate forme de viaŃă de pe pământ, au rol în descompunerea materiei organice, menŃin fertilitatea solului.

Microorganismele realizează procesul de mineralizare a materiei organice, având o contribuŃie esenŃială în circulaŃia materiei în natură, proces fără de care solul ar sărăci în elemente biogene ducând la dispariŃia vieŃii.

În mediul marin, microorganismele participă, prin trasformarea substanŃelor din acest mediu, la circuitul elementelor biogene, la fenomenele geologice submarine cauzând, din păcate şi neajunsuri (boli ale peştilor, acŃiunea corosivă, etc.).

Microorganismele au rol deosebit în formarea zăcămintelor petroliere, de cărbuni, de salpetru, de sulf, în formarea minereurilor de fier.

Microorganismele sunt utilizate în diferite ramuri ale industriei. În industria alimentară sunt utile la fabricarea alcoolului etilic, obŃinerea vinului,

a berii, în industria panificaŃiei, la producerea de acid acetic (oŃet), la prepararea produselor lactate (lapte acru, iaurt, brânzeturi), obŃinerea murăturilor.

Deosebit de utilă este, pentru industria medicamentelor, biosinteza microbiană a vitaminelor (B1 , B2, B12, C, A, D2) , biosinteza substanŃelor antibiotice, etc.

Agricultura modernă utilizează din ce în ce mai mult cunoştinŃele de microbiologie.

Din păcate microorganismele cauzează multe neajunsuri prin procesele de degradare microbiană: degradarea documentelor de piatră, coroziunea microbiană a metalelor, descompunerea alimentelor, biodeteriorarea cauciucului, a maselor plastice, a textilelor, a hârtiei, a diferitelor opere de artă etc.

Page 3: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

3

Cele mai multe microorganisme sunt utile, doar o parte fiind implicate în patologie.

În medicină microorganismele sunt deosebit de importante având atât efecte benefice asupra organismului uman cât şi efecte patogene, cauzând boli ale omului şi animalelor.

Disciplinele microbiologiei sunt la fel de variate ca şi microorganismele. După domeniul de activitate în care se aplică noŃiunile de microbiologie se

disting diferite ramuri aplicative ale acesteia: microbiologia solului, microbiologia marină, microbiologia industrială, microbiologia agricolă, microbiologia medicală, microbiologia veterinară etc.

Microbiologia medicală se ocupă cu studiul microorganismelor care au acŃiune benefică sau dimpotrivă, dăunătoare asupra organismului uman (micro = mic, bios = viaŃă).

Unele discipline ale microbiologiei sunt fundamentale: protozoologia, micologia, bacteriologia, virologia, genetica şi taxonomia bacteriană şi mai nou ingineria genetică.

În formarea medicului este indispensabilă dobândirea cunoştinŃelor de microbiologie pentru că, indiferent de ramura medicinii pe care o va alege, se va lovi de infecŃii care reprezintă aproximativ ¾ din patologia umană. CunoştinŃele de microbiologie vor ajuta la:

1.stabilirea diagnosticului etiologic al bolilor infecŃioase ; 2. alegerea tratamentului antiinfecŃios profilactic sau curativ, cel mai adecvat; 3. cunoaşterea metodelor de profilaxie a bolilor infecŃioase. Este foarte important ca medicul să raŃioneze “microbiologic”: � să cunoască microorganismele care populează elementele ambientului ca

şi biotopurile organismului uman; � să cunoască modul de transmitere al microorganismelor; � să cunoască urmările contaminării cu microorganisme în practica medicală

şi chirurgicală; � să cunoască rolul microorganismelor pentru sănătate şi boală; � să cunoască etiopatogenia bolilor infecŃioase; � să acŃioneze în aşa fel încât să prevină contaminarea microbiană a

pacientului, a personalului din spital sau a sa; � Să ştie recolta corect un produs patologic destinat examenului

bacteriologic; � Să aibă cunoştinŃe temeinice referitoare la terapia antimicrobiană.

Page 4: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

4

Capitolul II

ISTORICUL MICROBIOLOGIEI

Microbiologia reprezintă studiul unor organisme vii dintre care o parte sunt într-atât de mici încât sunt vizibile doar la microscop. Unele microorganisme necesită o mai bună mărire pentru a fi văzute, mărire care poate fi obŃinută doar cu ajutorul microscopului electronic. Microorganismele studiate cuprind alge, fungi, bacterii, virusuri şi paraziŃi.

Microorganismele sunt cele mai vechi, numeroase şi diversificate forme de viaŃă pe pământ. Se află în mediul înconjurător, au rol în descompunerea materiei organice şi menŃin fertilitatea solulului. Majoritatea microorganismelor sunt utile şi numai o parte sunt implicate, în diferite grade, în patologie.

Microbiologia a avansat continuu, de la nivelul unei ştiinŃe relativ simple la un nivel care a determinat însemnate progrese în prevenirea, diagnosticul şi tratamentul bolilor. Numai în acest secol, datorită în mare parte aplicaŃiilor microbiologiei, speranŃa de viaŃă a crescut semnificativ.

La începutul secolului oamenii decedau datorită unor cauze infecŃioase (rujeolă, varicelă, rubeolă, variolă, oreion, ciumă, tifos exantematic, tuberculoză, sifilis, difterie etc) care astăzi au o evoluŃie letală numai în anumite situaŃii (forme clinice avansate, atipice, neglijate). Datorită microbiologiei, conservarea hranei, condiŃiile sanitare etc. s-au îmbunătăŃit.

Pe de altă parte, microbiologia trebuie să facă faŃă provocărilor viitorului, dar este sigur că anumite progrese în acest sens sunt deja realizate sau în curs de realizare. Dezvoltarea "tehnologiei ADN" a început în 1973 şi este bazată pe cunoştinŃele acumulate în cursul ultimilor 30 de ani de genetică microbiană. Există azi posibilitatea inserării de material genetic provenit de la oricare organism viu în bacterii selecŃionate şi adaptate astfel încât să poată realiza sarcini speciale, normale la celula donatoare, ajungându-se până la posibilitatea ca tulpini de E.coli modificate genetic să sintetizeze structuri de tipul anticorpilor.

ŞtiinŃa microbiologiei este esenŃială pentru sănătate, pentru menŃinerea sănătăŃii şi prevenirea îmbolnăvirilor. Cunoaşterea modului de transmitere a microorganismelor reduce numărul cazurilor de "gripă", cunoaşterea sterilizării, dezinfecŃiei şi antisepsiei permite evitarea infecŃiilor de spital, cunoaşterea imunologiei şi imunopatologiei permite înŃelegerea interrelaŃiilor microorganism-gazdă precum importanŃa procedurilor de imunizare.

Page 5: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

5

Este evident că oricine lucrează în domeniul sanitar ar putea înŃelege principiile de bază ale microbiologiei, menŃinerea sănătăŃii şi prevenirea bolii pentru a înŃelege procedurile profilactice, adaptarea lor inteligentă şi antrenarea personalului auxiliar (tehnicieni, surori, îngrijitori etc) în utilizarea unor proceduri corecte.

Studiul microbiologiei nu este dificil, în sensul că microbiologia este o ştiinŃă foarte logică şi în mod sigur una dintre cele mai fascinante.

Microorganismele au fost descoperite relativ tardiv, în 1680. Datorită dimensiunilor mici, cunoaşterea existenŃei lor a trebuit să aştepte descoperirea microscopului. Deşi Zacharias Janssen este creditat a fi realizat primul microscop în 1590, prima persoană care a văzut şi a descris microorganisme a fost Antony van Leeuwenhoek (1632-1723), un vânzător irlandez de mărunŃişuri care a vrut să observe Ńesătura hainelor fine. Microscopul lui, pe care l-a construit singur, a constat dintr-o lentilă biconvexă într-un cadru metalic, cu o mărire de până la 270 de ori. Cu aceste instrumente a examinat apa din bălŃi, tartrul dentar, materiile fecale provenite de la un pacient cu dizenterie etc. A fost mirat să observe în toate aceste substanŃe, mici organisme sferice în formă de Ńigară, spirale, unele aflate în mişcare rapidă, pe care le-a numit "animalicule". Desenele pe care le-a făcut probează că ceea ce a văzut au fost bacterii, protozoare şi alte microorganisme. Pe parcursul a 40 de ani, van Leeuwenhoek a scris 125 de scrisori traduse în engleză şi predate SocietăŃii Regale din Londra, în plus, 27 lucrări au fost publicate în Memoriile Academiei Franceze de ŞtiinŃe. Universitatea din Utrecht pretinde că deŃine în muzeu unele dintre microscoapele originale ale lui Leeuwenhoek.

Cu mult înainte de a se fi cunoscut faptul că microorganismele sunt cauza bolilor transmisibile, se practicau metode de prevenire a bolii. De exemplu, în 1796 Edward Jenner a arătat că variola ar putea fi prevenită prin vaccinare. Semmelweis a avut contribuŃii importante în vederea răspândirii bolilor în maternităŃi şi spitale utilizând substanŃe chimice "dezinfectante".

Totuşi, trebuie menŃionat că regulile şi metodele noii ştiinŃe precum şi medicina preventivă sunt bazate pe activitatea de o viaŃă a doi oameni, Louis Pasteur (1822-1895) şi Robert Koch(1843-1910).

Chimistul francez Pasteur, faimos pentru descoperirea polarimetriei, a demonstrat că fermentaŃia şi putrefacŃia au fost cauzate de organisme vii şi a notat o asemănare între aceste procese şi bolile infecŃioase, a luat în discuŃie stricarea vinurilor şi berii ca şi "boli" ale acestor produse .

Pasteur a fost cel care a realizat un experiment prin care a arătat că, atât cât era cunoscut pe baza datelor disponibile, organismele vii au luat naştere numai din organisme vii, şi nu din materie moartă. Deşi problema "generării spontane" a fost aparent rezolvată în secolul al XIX-lea, ea a fost redeschisă în secolul al XX-lea într-un mod cu mult mai sofisticat sub numele "evoluŃiei chimice". Astăzi, utilizând substanŃe simple, de origine naturală şi gaze, vapori şi arcuri electrice sub temperatură şi presiune crescută, microbiologii şi chimiştii pot sintetiza mulŃi compuşi complecşi organici care au fost descoperiŃi iniŃial doar în celulele vii.

După studiul fermentării vinului, Pasteur a investigat o boală transmisibilă la viermii de mătase şi ca rezultat a formulat teoria legată de implicarea germenilor în producerea unor boli. Referitor la bolile oamenilor, a insistat ca bandajele să fie curăŃate şi instrumentele din spital să fie fierte.

Joseph Lister (1827-1912), un chirurg englez, a aplicat descoperirile lui Pasteur în chirurgie chiar înainte ca bacteriile care determină infecŃiile chirurgicale să fi fost descoperite. Lucrările lui Lister reprezintă baza tehnicii chirurgicale aseptice din ziua de azi.

Page 6: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

6

În experimente ingenioase, Pasteur a protejat de antrax diferite ierbivore prin vaccinarea cu un preparat extras din Bacillus anthracis.

"Tratamentul profilactic" al rabiei a fost dezvoltat prin injectarea de material uscat din măduva spinării de la animalele care au murit de rabie. Joseph Meister, un băieŃel muşcat de un câine turbat, a fost primul om a cărui viaŃă a fost salvată prin această metodă şi care nu s-a îmbolnăvit de hidrofobie (rabie) pentru că a fost protejat de injecŃiile făcute de Pasteur. O jumătate de secol mai târziu, Joseph Meister, portar la Institutul Pasteur, s-a sinucis atunci când i s-a ordonat de către soldaŃii germani să deschidă cripta lui Pasteur.

Ferdinand Cohn (1828-1898) a fost unul dintre cei mai renumiŃi microbiologi germani. El a extins cercetările lui Pasteur în propriul laborator, unde a lucrat cu alge şi fungi. Cohn a devenit foarte interesat de bacteriologie şi a scris una dintre primele cărŃi referitoare la bacterii. A clasificat bacteriile în genuri şi specii. Cohn a reprezentat un mare ajutor pentru Robert Koch, pe care 1-a încurajat să publice lucrările sale asupra antraxului.

Cu 200 de ani înaintea apariŃiei bacteriologiei, Robert Boyle a sugerat că anumite boli sunt cauzate de acŃiunea organismelor vii.

Anatomistul Henle a sugerat că bolile infecŃioase ar putea fi determinate direct de către microorganisme. Unul dintre studenŃii lui Henle a fost chiar Robert Koch, care a devenit un medic faimos şi a asigurat toate datele necesare pentru a demonstra "teoria microbiană a bolii".

Dezvoltarea metodelor pentru izolarea bacteriilor în cultura pură a fost printre cele mai importante descoperiri ale tehnicilor microbiologice şi a fost în mare parte opera lui Robert Koch.

O cultură pură de microorganisme este una în care numai un singur tip de organism creşte în eprubetele test sau pe plăci cu mediu de cultură.

În condiŃii naturale multe microorganisme din diferite specii există în mod obişnuit în acelaşi mediu. Spre exemplu, în materiile fecale ale unui pacient cu febră tifoidă, bacilii tifici sunt "amestecaŃi" cu bilioane de celule din alte specii de bacterii şi alte forme de microorganisme. În cadrul diagnosticului medical microbiologic este importantă izolarea în cultură pură a germenilor patogeni.

În 1876 Koch a izolat în "cultură pură" bacteria care determină antraxul pornind de la splina vitelor infectate şi a fost capabil să infecteze şoareci cu această cultură. Implicat în cercetarea etiologiei exacte a bolilor infecŃioase, Koch a rezumat ceea ce a considerat că reprezintă datele esenŃiale pentru a demonstra că un microorganism este cauza infecŃiei. Aceste date sunt cuprinse în patru postulate, denumite Postulatele lui Koch, şi anume:

1. Microorganismele care determină boala trebuie să poată fi identificate în toate cazurile de boală în relaŃie patologică cu simptomele şi leziunile pe care le determină.

2. Microorganismul trebuie să poată fi izolat de la victimele bolii în cultură pură: pentru studiul în laborator.

3. Când cultura este inoculată la un animal susceptibil, trebuie să reproducă boala (sau, cum s-a notificat mai târziu, să inducă apariŃia anticorpilor specifici la noua gazdă).

4. Microorganismul trebuie să poată fi izolat din nou în cultura pură din infecŃia produsă experimental.

Utilizând aceste reguli precum şi tehnici microbiologice, Koch a descoperit bacilul tuberculos (bacilul Koch), bacilul holeric etc, precum şi modul de transmitere a numeroase alte boli.

Page 7: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

7

Descoperirile menŃionate au reprezentat debutul bacteriologiei, micologiei, virusologiei, parazitologiei şi imunologiei ca ştiinŃe. În doar aproximativ 15 ani (după 1880) au fost descoperite şi izolate în cultură pură microorganisme implicate în multe dintre bolile infecŃioase importante. Aceste descoperiri au făcut posibilă stabilirea ca entităŃi bine definite a medicinei preventive şi respectiv a terapiei specifice (etiologice).

Ilia Mecinikov a evidenŃiat modul natural de apărare a organismului faŃă de agenŃii infecŃioşi prin anumite celule care au proprietăŃi fagocitare şi a scris în 1901 primul tratat de imunologie.

La şcoala formată de profesorul Victor Babeş (1854-1926) şi de profesorul Ion Cantacuzino (1863-1934) s-au pregătit multe generaŃii de microbiologi, care au contribuit activ la dezvoltarea microbiologici româneşti.

Victor Babeş a fost în acelaşi timp anatomopatolog şi microbiolog. A fost atât elevul lui R.Koch cât şi al lui L. Pasteur. A fost numit profesor la Budapesta la o vârstă foarte tânără. În anul 1885 publică împreună cu Cornil primul tratat de bacteriologie din lume. A demonstrat importanŃa introducerii tehnicilor microbiologice în anatomopatologie.

EvidenŃiază proprietăŃile neutralizante ale serurilor imune, descoperă corpusculii metacromatici ai bacilului difteric (Babes-Ernst), descoperă o nouă metodă de preparare a serului antidifteric etc. În 1888 este numit profesor de anatomie patologică şi bacteriologie la Facultatea de Medicină din Bucureşti. Este fondatorul Institutului "Victor Babeş", unde prepară în 1889 vaccin antirabic, Ńara noastră fiind a treia Ńară din lume care reuşeşte să prepare acest vaccin.

Ion Cantacuzino a avut o personalitate cu totul deosebită, imposibil de cuprins într-o trecere atât de sumară prin istoricul microbiologiei. A studiat la Paris Filozofia şi Literele, ŞtiinŃele Naturale şi Medicina. Pregătirea în microbiologie a făcut-o în laboratorul lui Ilia Mecinikov, la Paris. Este numit profesor la Facultatea de Medicină din Bucureşti în anul 1901 şi reuneşte în jurul dânsului un mare număr de tineri medici, care devin la rândul lor şi creatori de şcoală (Al. Slătineanu, C. lonescu-Mihăieşti, M. Ciucă, AL Ciucă, D. Danielopolu, D. Combiescu, N. Gh. Lupu, I. Bălteanu, I. Nicolau, Lidia şi I. Mesrobeanu şi mulŃi alŃii).

Şcoala astfel întemeiată a avut o activitate cu rezultate excepŃionale pentru ştiinŃa românească, pentru microbiologie şi pentru sănătatea publică.

Una dintre cele mai mari realizări ale domniei sale a fost Institutul "Ion Cantacuzino", fondat în anul 1921, centru de cercetare ştiinŃifică fundamentală şi aplicativă, centru de învăŃământ de specialitate, instituŃie care a preparat şi prepară seruri, vaccinuri şi alte produse biologice utile în diagnosticul bolilor transmisibile. După 1989, conducerea actuală a reuşit să reincludă Institutul în ReŃeaua InternaŃională a Institutelor Pasteur şi Institutelor Asociate.

În ciuda inerentelor probleme legate de tranziŃia societăŃii româneşti de astăzi, Institutul "Ion Cantacuzino” continuă tradiŃia înaintaşilor şi îşi menŃine poziŃia importantă în cadrul instituŃiilor care se ocupă de sănătatea publică la nivel naŃional şi internaŃional.

Deşi asistenŃa medicală într-o anumită formă a existat încă de la debutul vieŃii umane pe pământ, începuturile nursingului profesional au fost realizate de către Florence Nightingale (1820-1910), care a început munca sa cu mai bine de 140 de ani în urmă în cursul războiului din Crimeea (1854-1856).

Descoperirile ulterioare privind relaŃia dintre microorganisme şi boală au necesitat dezvoltarea unor proceduri de nursing mai complexe şi mai rafinate decât cele utilizate pentru "îngerii din Crimeea". Dezvoltarea chirurgiei aseptice (după

Page 8: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

8

descoperirile lui Lister) au deschis un câmp întreg de tehnici operatorii aseptice şi de nursing profesional.

Descoperirea măsurilor profilactice precum administrarea de vaccin variolic (1796), de toxoizi şi antitoxine (în difterie şi tetanos), a serurilor imune (von Behring, Fränkel şi Kitasato, 1890), a vaccinurilor polio şi rujeolos (Enders, Weller şi Robins,1949; Salk, 1954; Sabin şi alŃii, 1954-1967), precum şi utilizarea de gama globuline pentru prevenirea pojarului rabiei, tusei convulsive etc. au făcut necesară dezvoltarea de noi concepte şi educaŃie în prepararea şi administrarea acestor substanŃe.

Descoperirea unor teste de diagnostic în domeniul microbiologiei a necesitat o pregătire microbiologică mai avansată a tehnologiei medicale, a medicilor, asistentelor şi a altor profesionişti ai sănătăŃii în metode pentru colectarea specimenelor şi raportarea descoperirilor de laborator specifice, astfel încât terapia să demareze cât mai precoce.

Descoperirea de substanŃe chimice specifice (de exemplu sulfonamide) şi substanŃe antibiotice (de exemplu penicilina, streptomicina, tetraciclina, cloramfenicolul) a contribuit la îmbunătăŃirea modului de abordare medicală a problematicii bolilor infecŃioase.

Descoperirea mijloacelor de transmitere a infecŃiilor a condus şi la dezvoltarea de metode eficace de prevenire a răspândirii bolilor, în 1895, sir Ronald Ross (1857-1932), medic militar în India, a demonstrat transmiterea agentului etiologic al malariei prin intermediul ŃânŃarilor. Parazitul a fost vizualizat în eritrocitele umane în 1881 de către Laveran, un chirurg al armatei franceze în Algeria. În 1900 a fost demonstrată transmiterea virusului febrei galbene de către o specie particulară de ŃânŃari (Aedes aegypti), în Cuba.

Procedurile chirurgicale moderne ar fi imposibile fără dezinfecŃie şi sterilizare. Industria laptelui, a conservelor, a hranei ambalate şi congelate sunt dependente de microbiologie. SanitaŃia sistemelor de apă şi tratarea apelor poluate sunt posibile numai datorită cunoştinŃelor acumulate prin microbiologie în cursul ultimului secol. In multe moduri profesiunea medicală şi fiecare latură a ei este dependentă de cunoaşterea, înŃelegerea şi utilizarea informaŃiilor din microbiologie.

MulŃumită eforturilor oamenilor de ştiinŃă, incidenŃa anumitor boli microbiene a scăzut. Numai vigilenŃa constantă a tuturor membrilor comunităŃii medicale va putea face ca această tendinŃă a bolilor prevenibile să continue.

Microbiologul, medicul practician şi asistenta medicală trebuie să aplice cunoştinŃele de microbiologie în practica de zi cu zi. Deşi pot fi învăŃate din rutină, persoana cu adevărat profesionistă înŃelege faptele ştinŃifice şi principiile de la baza acestor tehnici.

Profesionistul ştie de asemenea în ce mod ar trebui modificate aceste tehnici pentru anumite tipuri de pacienŃi (de exemplu cei care sunt supuşi chirurgiei cardiace), ce tehnici trebuie utilizate în sălile de operaŃie, de aşteptare şi creşe şi cum pot fi modificate în condiŃii de urgenŃă (de exemplu război sau alte calamităŃi) şi de ce pacienŃii, familiile şi publicul trebuie informaŃi de exemplu referitor la imunizări. Un membru antrenat al echipei medicale, atunci când are noŃiunile necesare de microbiologie, poate diferenŃia adevărul de interpretarea greşită şi dezinformarea literaturii "medicale" scrise pentru publicul larg şi poate recunoaşte erorile apărute în mass media.

Orice persoană care lucrează în domeniul sanitar va putea descoperi că foarte rar poate fi identificat un act realizat în viaŃa cotidiană în care nu se aplică cunoştinŃele microbiologice.

Page 9: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

9

Capitolul III

MORFOLOGIA CELULEI BACTERIENE

Forma bacteriilor este codificată genetic ceea ce face ca polimorfismul bacteriilor să fie limitat. Din acest motiv morfologia bacteriilor reprezintă un important criteriu taxonomic.

Bacteriile tinere, în condiŃii favorabile se prezintă sub trei forme fundamentale: a.) forma sferică (fig.1) b.) forma cilindrică (fig.2) c.) forma încurbată (spiralată) (fig.3)

III.1. COCII Sunt bacterii cu formă sferică

� cu diametre egale - Staphylococcus aureus; � cu diametre inegale

� reniforme - Neisseria gonorrhoeae, � lanceolată - Streptococcus pneumoniae, � ovalară - Enterococcus faecalis.

În urma diviziunii cocii pot apărea în diferite configuraŃii spaŃiale caracteristice, după cum se divid pe unul, două sau trei planuri.

� micrococi - coci izolaŃi - celulele rezultate din diviziune rămân independente, neregulat răspândite;

� diplococi - coci grupaŃi câte doi - Streptococcus pneumoniae; � stafilococi – coci aşezaŃi asemănător ciorchinilor de strugure când

diviziunea are loc în trei planuri neregulate; � streptococi – coci în lanŃuri de lungimi variabile; � tetracoci - coci dispuşi simetric câte patru, datorită diviziunii în două

planuri perpendiculare - Micrococcus tetragenus; � sarcina - coci aşezaŃi câte opt, grupaŃi în cuburi sau pachete, datorită

diviziunii în cele trei planuri perpendiculare - Sarcina flava.

III.2. BACILII

Page 10: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

10

Sunt bacterii cilindrice, a căror lungime este mai mare decât lăŃimea, în funcŃie de raportul dintre cele două axe existând bacili scurŃi şi subŃiri, scurŃi şi groşi, etc.

Forma bacililor este variată: � bastonaşe drepte, rectilinii - Bacillus anthracis, � uşor încurbate cu capete umflate - Corynebacterium diphtheriae, � ramificate - Mycobacterium tuberculosis.

Corpul bacteriilor poate fi deformat de prezenŃa sporului, dacă diametrul transversal al acestuia este mai mare decât cel al corpului bacterian (genul Clostridium).

Capetele bacililor pot fi � retezate - Bacillus anthracis � rotunjite – Enterobacterii � ascuŃite - Fusobacterii.

În urma diviziunii bacilii se pot dispune ca � dispoziŃii neregulate – Enterobacterii, � diplobacili - Klebsiella pneumoniae, � streptobacili - Bacillus anthracis, � aşezări cu aspectul literelor T, Y, V, sau beŃe de chibrit împrăştiate -

Corynebacterium diphtheriae.

III.3. FORMELE SPIRALATE Au axul longitudinal încurbat într-un singur plan (vibrionii) sau în mai multe

planuri (spirili, spirochete). Vibrionii sunt bacterii în formă de virgulă (Vibrio cholerae); spirilii, în formă de spirală, spire rigide; iar spirochetele sunt forme spiralate foarte fine şi flexibile, cu spire strânse şi regulate (genul Treponema, Borrelia şi Leptospira).

Pe lângă cele trei forme fundamentale există: cocobacili - formele intermediare între coci şi bacili; mycoplasme -care în lipsa peretelui celular prezintă un polimorfism marcat.

III. 4. DIMENSIUNEA BACTERIILOR Dimensiunea bacteriilor variază în funcŃie de specie, de condiŃiile de mediu, de

stadiul de dezvoltare a culturii bacteriene. În general dimensiunile bacteriilor sunt de de ordinul micrometrilor

Cocii - diametrul între 0,5-2 µm, în medie de 1 µm; Bacilii- lungime între 0,5 - 10 µm / lăŃime de 0,3 - 2 µm. Vibrionii - lungime între 1,5 - 3 µm / 0,5 µm grosime; Spirochetele - lungime între 6 - 20 µm / 0,15 - 0,5 µm grosime.

III. 5. CLASIFICAREA BACTERIILOR Se poate face în raport cu mai multe criterii:

� în raport cu peretele celular

o bacterii rigide – cu perete celular dens o bacterii flexibile – cu perete celular subŃire o bacterii fără perete celular

� după formă

o coci – bacterii sferice sau ovalare:

Page 11: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

11

� sferice – stafilococ, streptococ � ovalare – enterococ � lanceolate – pneumococ � reniforme – gonococ, meningococ

o bacili – bacterii în formă de bastonaş: � drept cu capete rotunjite – enterobacterii � drept cu capete retezate – bacilul cărbunos � drept cu capete efilate – fusobacterii � drept cu capete umflate – bacilul difteric

o cocobacili – bacterii cu corpul scurt, gros – Klebsiella spp. o forme spiralate

� cu corpul încurbat într-un singur plan – vibrionul holeric � cu corpul încurbat în mai multe planuri: spirili, spirochete

� după dispoziŃia spaŃială:

o în lanŃuri - � streptococ � streptobacil – Bacillus anthracis

o în ciorchine – stafilococ o în diplo

� diplococ - pneumococ, gonococ, meningococ � diplobacil – Klebsiella spp.

o în palisade – bacilul difteric

Capitolul IV

STRUCTURA CELULEI BACTERIENE

Celula bacteriană este procariotă având următoarele caracteristici: � Capsula - adesea prezentă � Perete celular - cu structură complexă � Citoplasma - fără reticul endoplasmic, mitocondrii, lizozomi, are ribozomi

70S � Membrana citoplasmatică - nu conŃine steroli � Nucleul - nu prezintă membrană, are un singur cromozom circular,

absenŃa mitozei

Page 12: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

12

Celula bacteriană are în componenŃa ei două tipuri de elemente structurale: � elemente obligatorii , prezente la toate speciile bacteriene, fără de

care celula bacteriană nu poate supravieŃui: o peretele bacterian o membrana citoplasmatică o citoplasma o nucleul

� elemente facultative care apar doar la unele specii şi în anumite condiŃii de mediu:

o cili o fimbrii o capsulă o spor

IV.1. ELEMENTE OBLIGATORII ALE CELULEI BACTERIENE IV.1.1. PERETELE BACTERIAN

Peretele bacterian (membrana celulară, membrana bacteriană) este un înveliş rigid cu o grosime de 8 – 35 nm fiind alcătuit din proteine, lipide, hidraŃi de carbon.

Este format din 2 componente: - stratul bazal alcătuit din peptidoglican (= mucocomplex = mucopeptid =

mureină) Componenta glicanică este dispusă ca filamente liniare alcătuite, prin

alternare, din acid N-acetil-muramic şi N-acetil-glucozamină. Aceste şiruri paralele de filamente prezintă la fiecare moleculă de acid N-

acetil-muramic o prelungire alcătuită din unităŃi tetrapeptidice. UnităŃile tetrapeptidice de pe filamentele învecinate sunt legate între ele de unităŃi pentapeptidice.

Se formează astfel o reŃea tridimensională la bacteriile Gram-pozitive şi bidimensională la cele Gram-negative, în care compoziŃia fracŃiunilor peptidice variază la diferite bacterii (fig.4).

Peptidoglicanul este sensibil la acŃiunea lizozimului, se sintetizează deficitar în prezenŃa unor antibiotice (penicilina, bacitracina), este antigenic şi are proprietăŃi de adjuvant imunologic.

- stratul structurilor speciale este alcătuit din următoarele elemente: acizi

teichoici, membrana externă, lipoproteine, lipopolizaharide, ceruri. În funcŃie de proporŃia pe care o au aceste două componente (stratul bazal şi

stratul structurilor speciale) în structura peretelui bacterian şi de elementele componente ale strucrurilor speciale, distingem:

Bacterii Gram-pozitive al căror perete este mai gros (15 – 30 nm), mai rigid

dar mai simplu ca structură (fig.5). Peptidoglicanul, reprezentând între 50 – 90% din grosimea peretelui celular,

are o structură tridimensională. Structurile speciale (10 – 50% din grosimea peretelui bacterian) sunt

reprezentate de:

Page 13: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

13

- acizi teichoici care stabilizează şi întăresc peretele bacterian, creează mediul ionic necesar enzimelor din membrana celulară şi sunt antigene majore. Acizii teichoici sunt:

� acizi teichoici de perete – legaŃi covalent de reŃeaua de peptidoglican � acizi teichoici de membrană (lipoteichoici) – legaŃi prin forŃe ionice de

peptidoglican şi covalent de glicolipidele membranei citoplasmatice. - acizi teichuronici – formaŃi din acid uric şi polizaharide neutre, sunt antigene. - lipoglicani (glicolipide) – în cantitate mare la bacteriile Gram pozitive. Bacterii Gram-negative , cu perete mai subŃire (8 – 12 nm), mai flexibil dar

mai complex ca structură. Peptidoglicanul, ca o reŃea bidimensională, reprezintă 5 – 20% din grosimea peretelui bacterian, dispus fiind în profunzime (fig.5).

Urmează spaŃiul periplasmatic, cuprins între membrana citoplasmatică şi membrana externă, include peptidoglicanul, lipoproteinele şi enzime implicate în digestia extracelulară sau în inactivarea unor antibiotice.

Structurile speciale sunt dispuse pe trei nivele, de la interior spre exterior: a) lipoproteinele, prezente în spaŃiul periplasmatic, unesc membrana

externă, de care se leagă prin polul hidrofob de peptidoglican de care se leagă prin polul hidrofil.

b) membrana externă, alcătuită din două rânduri de fosfolipide între care sunt intercalate proteine (porine, proteine de transport, enzime)

c) lipopolizaharid (LPS) dispus pe suprafaŃa distală a membranei externe, alcătuit din: lipidul A, un miez polizaharidic care constituie antigenul R fiind şi activator al complementului pe cale alternativă, unităŃi zaharidice repetate care constituie antigenul O al bacteriilor Gram negative.

Bacterii acido-alcoolo-rezistente: Peptidoglicanul este dispus într-un singur strat subŃire de care sunt legate

glicolipide complexe. Structurile speciale sunt reprezentate de:

- arabinogalactanul – un polizaharid care acoperă peptidoglicanul având şi caracteristici de endotoxină;

- acizii micolici – sunt acizi graşi cu catenă lungă ramificată, caracterul de alcoolo-acido-rezistenŃă fiind direct proporŃional cu lungimea acestei catene;

- micozidele – sunt peptidoglicolipide şi glicolipide. Bacterii cu perete celular alterat: Alterarea structurii peretelui bacterian poate apărea sub acŃiunea lizozimului, a

unor antibiotice, factori fizici etc. ducând fie la moartea celulei fie la apariŃia unor forme de involuŃie (forme „L”), protoplaşti, sferoplaşti.

PROTOPLAST: bacteria Gram-pozitivă fără perete bacterian; are nucleu, citoplasmă, membrană citoplasmatică; în general neviabili; foarte greu adaptabili la dezvoltare chiar în medii sintetice bine tamponate.

SFEROPLAST: bacteria cu perete defectuos sau incomplet sintetizat, parŃial degradat; forme mai rezistente; uşor reversibile în medii optime.

Peretele bacterian îndeplineşte următorul rol:

���� susŃine mecanic celula bacteriană ���� menŃine forma bacteriei

Page 14: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

14

���� asigură protecŃia celulei bacteriene ���� intervine în procesele de osmoză şi difuziune ���� este sediul unor antigene somatice ���� este sediul receptorilor specifici pentru bacteriofagi ���� participă la diviziunea bacteriei ���� imprimă caracterele de tinctorialitate ale celulei bacteriene

IV. 1. 2. MEMBRANA CITOPLASMATIC Ă

Membrana citoplasmatică, înveleşte la exterior citoplasma având, în afară de structura şi funcŃiile unei membrane biologice, particularităŃi proprii bacteriilor.

Are o grosime de 5 – 10 nm. Este alcătuită după modelul mozaicului fluid din două straturi de molecule fosfolipidice cu extremităŃile hidrofobe spre interior şi cu cele hidrofile spre exterior, între moleculele de fosfolipide se găsesc inserate proteine. Nu conŃine steroli (fig.5).

Rolul membranei citoplasmatice: � reglează presiunea osmotică având capacităŃi de permeabilitate şi

transport selective; � controlează procesele de difuzie pasivă � controlează procesele de difuzie catalizate enzimatic � este unicul sediu al citocromilor şi al enzimelor metabolismului

respirator implicate în transportul de electroni şi în fosforilarea oxidativă; � intervine în creşterea şi diviziunea bacteriei – aceste fenomene fiind

posibile când 50% din membrana citoplasmică este semifluidă; � este locul de sinteză al endotoxinelor � este implicată în procese de biosinteză:

• a fosfolipidelor • a peretelui bacterian • a genomului bacterian.

IV.1.3. CITOPLASMA BACTERIAN Ă

Este formată din 80% apă, conŃinând într-un sistem coloidal complex proteine, glucide, lipide, şi substanŃe minerale. ConŃine o mare cantitate de ARN ceea ce conferă caracterul intens bazofil al celulelor tinere. Celula bacteriană tânără are citoplasma intens colorată, bazofilă, omogenă, clară, cu cantităŃi mari de ARN. În celula “bătrână” citoplasma are aspect granular.

Particulele citoplasmatice studiate sunt: Ribozomii , au dimensiuni de 10 – 20 nm, formă sferică, mărime în funcŃie de

concentraŃia ionilor de Mg+ şi K+, dispuşi sub formă de polisomi de-a lungul moleculelor de ARNm pe care le citesc şi le traduc. Au rol esenŃial în procesul de biosinteză proteică.

Incluziile citoplasmatice sunt formaŃiuni structurale inerte care apar la sfârşitul perioadei de creştere activă, funcŃional fiind rezerve de nutrienŃi care se depun. Pentru că au caracter de specie şi pot fi vizualizate la microscopul optic sunt utile în identificarea primară a unei bacterii, fiind caractere taxonomice primare. Sunt constituite din:

� polimetafosfaŃi, cunoscute sub denumirea de corpusculii BABEŞ-ERNST sau granulaŃii metacromatice sau incluzii de volutină, prezente la genul Corynebacterium;

� polizaharide: glicogen la genul Bacillus sau amidon la genul Neisseria;

Page 15: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

15

� lipide: polimeri de acizi graşi cu lanŃ scurt la genul Bacillus, Clostridium, Pseudomonas.

Vacuolele sunt formaŃiuni sferice care conŃin diferite substanŃe în soluŃie apoasă, delimitate de o membrană lipoproteică denumită tonoplast.

IV.1.4. MATERIALUL NUCLEAR

Nucleul bacterian nu este delimitat de o membrană diferenŃiată, (celulă procariotă) fiind alcătuit dintr-un singur cromozom haploid (un singur set de gene) reprezentat de filamentul circular, dublu helicat de ADN. Masa nucleară vine în contact direct cu citoplasma, este situată în partea centrală a celulei, conŃine ADN şi nu are nucleoli.

În structura ADN raportul bazelor variază în funcŃie de specia bacteriană, acest raport fiind constant şi caracteristic pentru o specie dată (G-C %). Diviziunea nucleului precede diviziunea celulei replicarea cromozomului bacterian făcându-se printr-un mecanism semiconservativ.

IV.2. ELEMENTE FACULTATIVE ALE CELULEI BACTERIENE IV.2.1. GLICOCALIXUL BACTERIAN

Unele bacterii au proprietatea de a sintetiza, în anumite condiŃii, polimeri organici (în general polizaharide) care formează un înveliş dispus distal peretelui bacterian.

La unele bacterii glicocalixul are o structură laxă, formată din fibrile, se poate separa de corpul bacterian prin centrifugare, este penetrat de particule colorate. În acest caz vorbim despre microcapsul ă, substan Ńă capsular ă sau „slime” , structură care poate fi evidenŃiată doar prin metode chimice sau la microscopia elecronică după coloraŃia specială cu roşu ruteniu.

La alte bacterii glicocalixul este ataşat intim de celula bacteriană de care nu poate fi separat prin centrifugare, are o structură densă care nu permite penetrarea particulelor colorate. În aceste cazuri vorbim despre capsula bacterian ă. Aceasta poate fi vizualizată la microscopul optic pe preparate colorate negativ.

Capsula are o grosime de 1-3 µm. CompoziŃia chimică variază în raport cu specia. Bacteriile formează capsulă mai ales în organismul uman şi animal şi în condiŃii optime pe medii de cultură. Pe medii solide coloniile sunt lucioase, de consistenŃă mucoasă, iar mediul lichid devine vâscos.

FuncŃiile glicocalixului bacterian: � este factor de virulenŃă împiedicând fagocitarea bacteriei şi favorizând

invazivitatea; � barieră protectoare faŃă de bacteriofagi, faŃă de unele antibiotice; � rol de adezină permiŃând prin fibrilele glicocalixului aderarea bacteriei

de substraturi specifice; � conŃine substanŃe cu specificitate antigenică de specie sau de tip care

permit difereŃierea serologică a speciilor sau tipurilor bacteriene. IV.2.2. CILII SAU FLAGELII

Sunt structuri filamentoase reprezentând organele de locomoŃie a bacteriilor, producerea lor nefiind un caracter constant al speciei bacteriene. Producerea cililor este inhibată de bilă, carbol, ser imun etc.

Page 16: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

16

Sunt formaŃiuni foarte subŃiri, fine, alungite, neramificate, flexibile şi sinuoase, cu lungime variabilă (5-15-75 µm) (fig.7). Proteina flagelilor, flagelina (asemănătoare miozinei) este antigen, antigenul H , cu specificitate de tip.

La microscopia electronică s-a evidenŃiat structura fină a cilului (fig.8): ���� Corpusculul bazal situat în citoplasmă imediat sub membrana

citoplasmatică alcătuit dintr-un ax rigid şi un set de inele:

- 2 inele la bacterii Gram-pozitive: ���� discul M flotant în membrana citoplasmică ���� discul P în stratul de peptidoglican

- 4 inele la bacterii Gram-negative: ���� M, în membrana citoplasmatică; ���� S, în spaŃiul periplasmatic; ���� P, în stratul de peptidoglican; ���� L, flotant în membrana externă.

���� Cârligul, porŃiune rigidă, de articulaŃie; ���� Filamentul flagelar , lung, sinuos.

Rolul cililor: � în mobilitatea bacteriilor � antigenic prin structura proteică – antigenul H � în clasificarea bacteriilor (fig.9):

� atriche – fără cili � monotriche – un cil la o extremitate � amfitriche - câte un cil la cele două extremităŃi � lofotriche - un mănunchi de cili la una sau la ambele

extremităŃi � peritriche - cu cili dispuşi de-a lungul suprafeŃei

bacteriene.

IV.2.3. FIMBRIILE SAU PILII Sunt organite filamentoase, rigide, mai scurte şi mai subŃiri decât flagelii,

vizibile la microscopul electronic, fără a avea rol în mobilitatea bacteriei. Sunt dispuse pericelular atât la bacterii ciliate cât şi la cele neciliate, de la una la câteva sute per celulă (fig.7, 8). Au fost evidenŃiate cu precădere la bacteriile gram-negative deşi unele bacterii gram-pozitive pot prezenta şi ele fimbrii de adeziune. Sunt codificate plasmidic, sunt caractere de tulpină şi nu au valoare taxonomică. Au originea la nivelul membranei citoplasmatice, sunt formate din “pilină” şi pot fi clasificate astfel:

a) fimbrii comune 50-400/celulă; b) fimbrii de aderenŃă, 10-30/celulă, prin care bacteriile aderă la receptorii

specifici de pe suprafaŃa membranelor mucoase declanşând astfel procesul infecŃios; c) pilii sexuali, 0-4/celulă, sunt prezenŃi la unele bacterii gram-negative care au

plasmide conjugative, au structură tubulară şi joacă rol în conjugarea bacteriană, una dintre modalităŃile de transfer genetic.

IV.2.4. ENDOSPORUL BACTERIAN

Este o formaŃiune endocelulară, de rezistenŃă (are o longevitate foarte mare-10 ani), care permite unor specii bacteriene să supravieŃuiască desicate în anumite condiŃii defavorabile de mediu. Endosporul bacterian păstrează în stare latentă

Page 17: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

17

caracterele genotipice ale formei vegetative din care provine. Structurile componente ale sporului bacterian sunt codificate de gene represate în forma vegetativă a bacteriei şi derepresate în condiŃii defavorabile de mediu, când devin represate genele vegetative. PrezenŃa sporilor este un caracter constant la germenii din genul Clostridium şi un caracter facultativ la germenii din genul Bacillus.

Sporogeneza are loc în general în condiŃii nefavorabile formei vegetative, şi presupune apariŃia, în etape succesive, de modificări profunde în materialul nuclear, citoplasmă, compoziŃie chimică, structură, procesul esenŃial în cursul sporogenezei fiind deshidratarea.

Materialul genetic este concentrat şi împreună cu apa legată, lipide, ioni de magneziu, dipicolinat de calciu, este înconjurat de un strat protector: membrana sporală, cortex sporal şi învelişurile sporale.

In condiŃii favorabile are loc germinarea sporului: rehidratare, ruperea membranelor şi apariŃia unei singure forme vegetative, identică cu cea din care s-a format anterior sporul.

Endosporul are forma ovalară sau sferică, poate fi aşezat central, subterminal şi terminal în funcŃie de specia microbiană iar dacă diametrul sporului este mai mare decât grosimea bacteriei, corpul bacterian se deformează. Pe baza acestor caractere, bacilii sporulaŃi, apar în general sub trei forme (fig.10):

a) - bacili cu sporul sferic, dispus central sau subterminal, mai mic decât celula (Bacillus anthracis);

b) - bacili cu spor ovalar, mai mare decât diametrul transversal al celulei bacteriene, aşezat central (forme de fus, de bărcuŃă) sau subterminal (formă de rachetă de tenis) (genul Clostridium);

c) - bacili cu spori terminali, sferici, cu dimensiuni mai mari decât celula, asemănători cu un băŃ de chibrit sau ac de gămălie (Clostridium tetani).

Sporul poate fi evidenŃiat prin coloraŃii speciale. La coloraŃia Gram rămâne necolorat.

Sporul prezintă o rezistenŃă marcată faŃă de: - uscăciune - căldură:

o umedă - sporii speciei Bacillus anthracis sunt distruşi în zece minute la temperatura de fierbere a apei; unii spori de Clostridium botulinum suportă această temperatură timp de câteva ore: rezistă 6 ore la 100º C, 2 ore la 105º C, 10' la 120º C;

o uscată - este mai bine tolerată de sporii bacterieni, aceştia fiind distruşi în 2-3 ore la 140º C în Poupinel;

- substanŃe chimice: rezistă la acŃiunea fenolului 5% timp de o săptămână, la acŃiunea alcoolului mai multe săptămâni.

Page 18: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

18

Capitolul V

FIZIOLOGIA BACTERIAN Ă

V.1. CONSTITUłIA CHIMICĂ A BACTERIILOR CompoziŃia chimică a celulei bacteriene este controlată genetic. Toate

procesele care au loc în celula bacteriană sunt asociate cu importante transformări chimice ale constituenŃilor săi şi de aceea cunoaşterea compoziŃiei chimice a celulei bacteriene contribuie la cunoaşterea proceselor metabolice care conferă bacteriei marea sa putere de adaptare şi capacitatea de supravieŃuire în cele mai vitrege condiŃii de mediu.

V.1.1. Apa, reprezintă 75 - 85% din greutatea umedă a bacteriei. Există apă

liberă (mediu de dispersie), fie apă legată fizico-chimic cu diferite structuri. Sporii au puŃină apă şi aceea sub formă de apă legată. Rol:

- mediu de dispersie; - reactiv în reacŃiile metabolice; - etapă finală a unor reacŃii oxidative.

V.1.2. Substan Ńele minerale reprezintă 2-30% din greutatea uscată a

bacteriei (P, K, Na, Ca, S, Cl, Fe, oligoelementele, Cu, Mg, Zn) şi variază cu specia, vârsta culturii, compoziŃia chimică a mediului. Unele elemente intră în compoziŃia diferitelor structuri şi enzime având astfel un rol foarte important în viaŃa celulei bacteriene:

- favorizează schimburile cu mediul; - reglează presiunea osmotică; - stimulează creşterea şi funcŃia bacteriei; - activează unele sisteme enzimatice; - contribuie la reglarea pH-ului şi a potenŃialului de oxido-reducere;

V.1.3. Glucidele reprezintă 10-25% din greutatea uscată a celulei bacteriene

în raport cu specia, vârsta şi condiŃiile de dezvoltare. În structura bacteriană se pot găsi glucide simple (mono şi dizaharide) cu rol în metabolismul intermediar glucidic precum şi glucide complexe (polizaharide) care participă la realizarea structurii peretelui celular şi fac parte din capsula unor bacterii. Testele biochimice care

Page 19: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

19

evidenŃiază utilizarea sau imposibilitatea utilizătii unui anumit zahar de către o bacterie permit identificarea bacteriei respective.

V.1.4. Proteinele reprezintă între 40-80% din greutatea uscată a bacteriei,

aproximativ jumătate din proteine funcŃionând ca enizme restul având rol structural. Proteinele pot fi:

- simple sau holoproteine (albumine, globuline, histone, etc.) cu rol în metabolismul intermediar protidic;

- complexe, de exemplu heteroproteinele: • mucoproteine – mucopolizaharidul de grup al

S.pneumoniae; • cromoproteine – catalaze, peroxidaze, citocromi; • nucleoproteine – acizii nucleici.

V.1.5. Lipidele reprezintă 1-10% din greutatea uscată a bacteriilor (excepŃie

micobacteriile unde pot ajunge până la 20 - 40%). Cantitatea de lipide variază în raport cu specia, vârsta culturii şi compoziŃia mediului.

Lipidele bacteriene se pot găsi libere în vacuole, combinate sau făcând parte din structuri ale celulei bacteriene (perete, membrană, mezozomi). Lipidele bacteriene pot fi:

- fosfolipidele – lipoidul Treponemei pallidum; - lipidul A din structura lipopolizaharidului bacteriilor Gram negative; - acizi graşi, obişnuiŃi şi speciali (acidul mycolic la Mycobacterii); - ceruri la Mycobacterii

V.1.6. Pigmen Ńii bacterieni , prezenŃi la bacteriile cromogene,

pigmentogeneza fiind dependentă de specie şi de condiŃiile de cultivare. Constituie un criteriu important de identificare a unor specii bacteriene: Staphylococcus, Pseudomonas, Sarcina.

După localizarea pigmentului bacteriile pot fi: - cromofore, pigmentul rămâne legat de citoplasmă; - paracromofore, pigmentul este prezent în perete sau în stratul

mucos (S.aureus); - cromopare, pigmentul este difuzibil în mediu (Pseudomonas).

După natura lor chimică pigmenŃii pot fi: - carotenoizi: Staphylococcus, Sarcina; - chinoinici: Mycobacterium; - fenazinici Pseudomonas etc.

Roluri:

- protecŃie faŃă de radiaŃiile UV (pigmenŃi carotenoizi); - enzimatic - antibiotic (piocianina produsă de P.aeruginosa faŃă de B.anthracis).

V.1.7. Enzimele bacteriene sunt elaborate sub control genetic, existând

peste 2.000 de determinanŃi genetici diferiŃi, în producerea enzimelor intervenind şi mecanisme de control care pot modifica bagajul enzimatic după necesităŃile bacteriei şi în funcŃie de variaŃiile mediului extern.

După locul de acŃiune, enzimele bacteriene se pot împărŃi în: - enzime intracelulare sau endoenzime care rămân în celulă;

Page 20: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

20

- enzime ectocelulare situate în membrana citoplasmatică, reglând permeabilitatea selectivă (permeaze, translocaze);

- enzime extracelulare sau exoenzime, care sunt eliberate în mediu (hidrolaze).

În raport cu reacŃia catalizată enzimele pot fi: - hidrolaze (fosfataza, proteaza); - transferaze (aminotransferaza); - oxido-reductaze (catalaza, oxidaza, peroxidaza); - izomeraze etc.

După modul de apariŃie distingem enzime: - constitutive, care există întotdeauna în celulă indiferent de natura

mediului; - adaptative (inductibile), sintetizate de către bacterie numai ca

răspuns la anumiŃi compuşi apăruŃi în mediu (penicilinaza). Pe lângă importanŃa inestimabilă pe care o are în natură, agricultură, industrie,

medicină, etc. activitatea enzimatică a bacteriilor este foarte utilă şi în taxonomia bacteriană.

V.1.8. Substan Ńe cu ac Ńiune antibiotic ă sunt produse de către unele bacterii:

- bacteriocine produse sub controlul plasmidic, cu efect asupra altor bacterii receptive înrudite: colicinele elaborate de E.coli; megacina produsă de B.megaterium;

- antibiotice polipeptidice produse de unele specii de Bacillus: polimixina produsă de B.polymyxa; bacitracina produsă de B. licheniformis.

V.1.9. Vitaminele bacteriene secretate de unele specii:

- tiamina (vitamina B1) sintetizată de E.coli, B.subtilis - biotina produsă de E.coli, B.anthracis - vitamine de grup B, K sintetizate sub influenŃa florei bacteriene

intestinale umane. V.1.10. Factorii de cre ştere , sunt metaboliŃi esenŃiali pe care bacteria nu-i

poate sintetiza dar care sunt necesari, în cantităŃi mici, dezvoltării microorganismelor. Necesitatea în aceste substanŃe variază după specia microbiană. Cantitatea mică necesară, demonstrează că nu au rol plastic sau energetic în celulă, sunt doar biocatalizatori.

V.2. NUTRIłIA, METABOLISMUL ŞI CREŞTEREA BACTERIAN Ă

V.2.1. NUTRIłIA BACTERIAN Ă

Prin nutriŃie bacteriană se înŃelege suma proceselor metabolice care concură la producerea de materiale convertibile în energie şi în diferite componente celulare. Cu alte cuvinte nutriŃia bacteriană este procesul de asimilare de către bacterii a substanŃelor nutritive din mediul extern, fie ele organice sau anorganice, necesare metabolismului.

Page 21: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

21

NutrienŃii sunt substanŃele nutritive care sub formă de soluŃie pot traversa membrana citoplasmatică pentru a participa la reacŃiile metabolice specifice celulei bacteriene.

Pentru nutriŃie bacteriile folosesc compuşii din mediile naturale pe care îi transformă în nutrienŃi prin:

- solvire – minerale, CO2, O2; - digestie extracelulară prealabilă, cu ajutorul unor hidrolaze – se

formează aminoacizi din proteine, monozaharide din polizaharide, acizi graşi şi glicerol din lipide etc.

NutrienŃii pătrund în citoplasma celulei bacteriene traversând membrana citoplasmatică prin:

- difuziune simplă, pe baza diferenŃelor de concentraŃie; - difuziune facilitată (prin proteine carrier), tot pe baza gradientului; - transport activ, contragradient, cu consum de energie .

V.2.1.1. Necesit ăŃi nutritive de baz ă Elementele cu rol structural şi funcŃional necesare majorităŃii bacteriilor sunt

carbonul, azotul, oxigenul şi elemente minerale. Carbonul reprezintă aproape jumătate din greutatea uscată a bacteriei, azotul este necesar pentru sinteza proteinelor iar oxigenul este prezent sub formă de atomi în multe molecule biologice (aminoacizi, nucleotide) şi este necesar ca oxigen molecular pentru generarea energiei în cadrul respiraŃiei aerobe a bacteriilor.

Elementele minerale sunt reprezentate de: - Sulf – prezent în unii aminoacizi, enzime, vitamine; - Fosfor – pentru sinteza acizilor nucleici, fosfolipidelor de membrană; - Fier, nichel, seleniu – în compoziŃia unor enzime: citocromi,

peroxidaze; - Sodiu, potasiu, magneziu, clor – asigură echilibrul fizico-chimic al

celulei; - Cobalt, cupru, mangan - activatori enzimatici.

În raport cu sursele folosite ca material de sinteză (sursa de azot şi carbon), bacteriile se împart în:

a) Bacteriile autotrofe, capabile să îşi sintetizeze metaboliŃii esenŃiali din compuşii anorganici, folosind CO2 ca sursă de carbon şi azotul atmosferic sau săruri de amoniu ca sursă de N. În funcŃie de energia utilizată pot fi fototrofe şi chimiotrofe. Sunt bacterii care trăiesc liber în natură, bacterii saprofite care trăiesc în sol, apă, etc. având rol în circuitul materiei în natură.

b) Bacteriile heterotrofe, dependente de prezenŃa unor compuşi organici, utilizează surse organice de carbon, în special carbohidraŃi dar şi proteine şi lipide ce servesc în acelaşi timp ca surse de energie, iar azotul poate fi atât de natură anorganică cât şi organică. Prezintă în totalitate un metabolism de tip chimiosintetic, cu o mare diversitate de tipuri metabolice. Se disting următoarele tipuri principale:

b1. bacterii fixatoare de azot - folosesc surse organice de carbon şi azot molecular, atmosferic, trăiesc în sol, în simbioză cu plantele (genul Clostridium.);

b2. bacterii care folosesc carbon organic şi azot din legături anorganice (E.coli);

b3. bacterii care folosesc atât carbon cât şi azot organic- majoritatea speciilor saprofite şi potenŃial patogene, prezente în cavităŃile naturale ale omului, precum şi speciile patogene pentru om.

Page 22: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

22

c) Bacterii paratrofe - bacterii citoparazite, trăiesc numai în interiorul unei celule vii; nu se cultivă pe medii artificiale (Rickettsia, Chlamydia, Mycobacterium leprae).

V.2.1.2. Factori de cre ştere Unele bacterii sunt capabile să-şi realizeze integral sinteza metaboliŃilor

esenŃiali utilizând nutrienŃii prezenŃi în mediul lor de viaŃă. Mecanismele de sinteză sunt catalizate de enzime a căror sinteză se află sub control genetic. O astfel de bacterie se numeşte prototrof ă.

Dacă în cursul multiplicării bacteriene apare o mutaŃie în urma căreia nu se mai sintetizează o enzimă, secvenŃa metabolică ce era catalizată de enzima respectivă va fi blocată. Nu se va sintetiza un anumit metabolit esenŃial. Bacteria mutantă rezultată se numeşte auxotrof ă şi va supravieŃui doar dacă în mediu va fi prezent metabolitul respectiv.

Bacteriile patogene, în urma adaptării la viaŃa parazitară au devenit dependente de numeroşi metaboliŃi esenŃiali pe care nu îi mai pot sintetiza, unele atât de dependente încât nu pot fi cultivate in vitro.

MetaboliŃii esenŃiali pe care o bacterie nu mai poate să îi sintetizeze şi trebuie oferiŃi ca nutrienŃi preformaŃi se numesc factori de cre ştere .

Aceşti factori de creştere pot fi oferiŃi de altă specie bacteriană care sintetizează factorul de creştere respectiv, fenomen cunoscut sub numele de sintrofie . Un exemplu elocvent îl constituie Haemophilus influenzae care creşte satelit în jurul coloniilor de S.aureus. ExplicaŃia constă în capacitatea stafilococului auriu de a sintetiza factor V (NAD), metabolit necesar dezvoltării tulpinilor de Haemophilus influenzae.

Cunoaşterea necesităŃilor nutritive ale bacteriilor face posibilă cultivarea lor în vederea izolării din produsele patologice, a identificării şi studierii lor.

V.2.1.3. Medii de cultur ă Substratul nutritiv bogat în nutrienŃi şi factori de creştere care satisface specia

bacteriană ce urmează a fi cultivată se numeşte mediu de cultură. CondiŃiile impuse mediilor de cultură:

- să fie nutritive; - să fie sterile; - să aibă un ph neutru (7,2 – 7,4) - să aibă o anumită presiune osmotică; - să asigure umiditate optimă etc.

Mediile de cultură se pot clasifica după foarte multe criterii. După provenien Ńa nutrien Ńilor:

- medii naturale – provin din produse de origine animală sau vegetală: cord, creier, ficat, ou, cartof, soia etc.

- medii sintetice – cu compoziŃie riguros controlată, includ componente chimic pure.

După valoarea nutritiv ă a mediului:

- medii simple – permit creşterea germenilor nepretenŃioşi, conŃin numai ingrediente de bază;

Page 23: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

23

- medii îmbogăŃite – permit creşterea bacteriilor pretenŃioase, conŃin un plus de nutrienŃi asigurat prin adaos de sânge, ser, plasmă, ou, extract de levuri etc.

După consisten Ńă:

- lichide – permit cultivarea unui produs monobacterian; sunt utile pentru studiul caracterelor biochimice

- medii semisolide – conŃin o cantitate mică de agar, sunt utile pentru menŃinerea în viaŃă a tulpinilor bacteriene, pentru studiul mobilităŃii bacteriilor sau pentru studiul unor caractere biochimice;

- medii solide – care permit fixarea bacteriilor în punctul de inoculare, multiplicarea lor în acel punct determinând apariŃia unui conglomerat vizibil cu ochiul liber numit colonie . Mediile solide se obŃin prin:

• coagularea termică a proteinelor din ser sau ou; • gelificare prin includerea în mediu a unui fitocoloid obŃinut

din alge marine numit agar . Acesta are următoarele proprietăŃi: o se lichefiază la temperatura de fierbere a apei; o se solidifică la aprox. 42ºC; o meŃine starea de soliditate a mediului la

temperaturi cuprinse între 0 - 80ºC; o nu are aport nutritiv şi nu este degradat în cursul

metabolismului bacterian. După scopul utiliz ării:

- medii de izolare o uzuale – pentru un număr mare de bacterii; o selective – conŃin substanŃe inhibitorii pentru unele

bacterii favorizând dezvoltarea preferenŃială a altora; o de îmbogăŃire – inhibă selectiv flora de asociaŃie

favorizând multiplicarea unei specii bacteriene o diferenŃiale – conŃin un substrat pentru anumite

enzime, utilizarea substratului respectiv de către bacterie permiŃând identificarea bacteriei din culturi primare.

- medii de identificare – conŃin substraturi pentru anumite enzime, indicatori de pH, utilizaŃi la încadrarea bacteriei într-o unitate taxonomică.

- medii de conservare, medii de transport etc.

V.2.2. METABOLISMUL BACTERIAN Reprezintă totalitatea reacŃiilor biochimice care caracterizează cele două

etape: anabolismul şi catabolismul.

A. Anabolismul Anabolismul este procesul de constituire a moleculelor complexe organice

structurale şi funcŃionale ale celulei bacteriene. Aceste reacŃii de biosinteză sunt însoŃite de consum de energie şi sunt similare la diferite specii bacteriene.

A1. Biosinteza polizaharidelor – din compuşi intermediari rezultaŃi din glicoliză şi ciclul Krebs. Polizaharidele au rol plastic şi energetic, polimeri de glucoză (amidon, glicogen) stocând energia pe termen lung.

Page 24: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

24

A2. Biosinteza lipidelor – din glicerol (provine dintr-un compus intermediar rezultat în cursul glicolizei) şi acizi graşi. Grăsimile sintetizate de bacterie sunt utilizate la sinteza fosfolipidelor membranare, a peretelui celular specific bacteriilor Gram negative.

A3. Biosinteza aminoacizilor şi a proteinelor este diferită în funcŃie de specia bacteriană. Unele bacterii au echipament enzimatic ce le permite sinteza tuturor aminoacizilor din intermediari ai catabolismului glucozei (E.coli). Alte bacterii necesită prezenŃa în mediu a unor aminoacizi preformaŃi. Proteinele bacteriene sintetizate sunt proteine structurale, enzime, toxine).

A4. Biosinteza purinelor şi pirimidinelor – din produşi intermediari rezultaŃi din glicoliză şi ciclul Krebs. Purinele şi pirimidinele rezultate servesc la sinteza acizilor nucleici.

B. Catabolismul

Catabolismul bacterian este procesul prin care sunt degradaŃi compuşii

organici cu structură complexă în compuşi simpli, cu eliberare de energie. În funcŃie de căile prin care bacteria obŃine energia, pe care apoi o conservă şi

o utilizează în procesele de biosinteză, bacteriile se împart în (fig.14): a) bacterii fototrofe (photobacterii)– folosesc energia luminoasă,

trăiesc la lumină. Sunt bacterii saprofite; b) bacterii chimiotrofe (scotobacterii, bacterii chimiosintetizante) –

folosesc energia din procesele de oxido-reducere catalizate enzimatic, trăiesc la întuneric. Sunt bacterii saprofite şi patogene.

ReacŃiile de oxidoreducere presupun existenŃa unui donor (surse de energie) şi a unui acceptor de electroni.

Donorul poate fi o substanŃă anorganică (pentru bacterii chimiolitotrofe ) sau organică (pentru bacterii chimioorganotrofe ). Bacteriile de interes medical aparŃin ultimei grupe.

B1. Catabolismul hidra Ńilor de carbon Ca surse organice de energie sunt utilizate glucoza, aminoacizii, purinele,

pirimidinele, acizii graşi. Dintre toate acestea cel mai frecvent este folosită glucoza eliberarea de energie făcându-se prin două căi: respiraŃia şi fermentaŃia.

Respira Ńia celular ă Este procesul cel mai eficient de utilizare al carbohidraŃilor în care o serie de

molecule sunt oxidate, acceptorul final de electroni fiind o moleculă anorganică (fig.12):

- O2 – în respiraŃia aerobă; - altă moleculă anorganică, nu O2, (ionul nitrat, ionul sulfat) –

respiraŃie anaerobă. În procesul de respiraŃie celulară este generat ATP, etapele catabolismului

glucozei fiind: glicoliza (calea Embden-Meyerhof-Parnas sau căi alternative: calea pentoză-fosfat, calea Entner-Doudoroff), ciclul Krebs şi lanŃul transportului de electroni.

În cursul respiraŃiei aerobe a procariotelor rezultă 38 molecule de ATP: 34 din lanŃul transportului de electroni şi 4 din glicoliză şi ciclul Krebs.

În respiraŃia anaerobă cantitatea de ATP formată este variabilă, întotdeauna mai mică decât în respiraŃia aerobă.

Page 25: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

25

Fermenta Ńia Este procesul de obŃinere a energiei în care atât donorul cât şi acceptorul de

electroni este de natură organică, în absenŃa oxigenului acidul piruvic fiind convertit la unul sau mai mulŃi produşi în funcŃie de specie. Cantitatea de ATP care se formează este mică (2 molecule) (fig.13).

După modul de obŃinere a energiei bacteriile se pot clasifica în: - strict aerobe – folosesc exclusiv respiraŃia, nu se dezvoltă în

absenŃa oxigenului molecular (B. subtilis, B. anthracis, P. aeruginosa, M. tuberculosis, etc.)

- strict anaerobe – folosesc exclusiv fermentaŃia, oxigenul este toxic pentru ele. Neavând enzimele respiratorii (catalază, peroxidază etc.) se formează peroxid de hidrogen care este toxic (genul Clostridium)

- aerobe - facultativ anaerobe – pot obŃine energia atât pe cale oxidativă cât şi fermentativă (E. coli, Staphylococcus, etc.);

- aerotolerante – au metabolism fermentativ dar rămân viabile în prezenŃa oxigenului;

- microaerofile – cresc numai în prezenŃa unor cantităŃi reduse de oxigen (spirochetele);

B2. Catabolismul lipidic şi proteic Producerea de energie din glicerol, acizi graşi sau aminoacizi se face tot prin

ciclul Krebs. C. Factorii de mediu care influen Ńează metabolismul bacteriilor

C1. pH-ul – majoritatea bacteriilor cultivă la pH aproximativ neutru (7,2 – 7,4), condiŃiile de pH fiind oferite de mediul de cultură care pentru a neutraliza produşii de metabolism acizi conŃine fosfaŃi, peptone, aminoacizi etc. Există bacterii acidofile care cultivă la pH acid (Lactobacillus) şi bacterii bazofile care necesită un pH bazic (Vibrio cholerae).

C2. presiunea osmotic ă – este satisfăcută de mediul de cultură. Bacteriile patogene necesită o presiune identică cu cea din organismul uman. În mediile hipotone cantitatea de apă care pătrunde în celulă este controlată de peretele bacterian. În mediile hipertone bacteria este supusă plasmolizei. Bacteriile fără perete bacterian sau cu perete deficitar suferă la orice modificare a presiunii osmotice.

C3. temperatura – majoritatea bacteriilor patogene pentru om cultivă la 37°C. În funcŃie de temperatura optimă de dezvoltare bacteriile pot fi:

o psihrofile – temperatura de 0 – 20ºC; o mezofile - temperatura de 25 – 45ºC; o termofile - temperatura de 50 – 70ºC.

C4. atmosfera – în funcŃie de metabolismul bacterian se asigură prezenŃa oxigenului, absenŃa oxigenului sau prezenŃa diferitelor gaze inerte care favorizează dezvoltarea speciei respective.

V.2.3. CREŞTEREA ŞI MULTIPLICAREA BACTERIILOR

În urma nutriŃiei bacteriilor şi a activităŃilor lor de metabolism are loc creşterea celulei bacteriene ca mărime şi ca masă. Întrucât creşterea volumului celular raportată la creşterea suprafeŃei este mai mare la un moment dat se ajunge la un punct critic ce impune restabilirea echilibrului optim între cele două variabile. Acest lucru se realizează prin diviziune binară, mecanismul de înmulŃire pentru majoritatea

Page 26: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

26

bacteriilor. Înmugurirea sau ramificarea este caracteristică unui număr foarte mic de specii bacteriene.

Pentru că bacteriile sunt prea mici creşterea este studiată la nivel de populaŃie bacteriană şi nu la nivel de celulă. Prin urmare când vorbim de creşterea bacteriană facem referire la creşterea numărului de celule într-o populaŃie bacteriană şi nu la mărimea celulei bacteriene.

Pentru a vorbi despre creşterea şi multiplicarea bacteriană folosim următoarele noŃiuni:

- timp de genera Ńie: timpul necesar dublării populaŃiei bacteriene, acesta fiind în medie 20 – 30 minute;

- rata de cre ştere : numărul de generaŃii în unitatea de timp; - colonia bacterian ă: totalitatea bacteriilor rezultate din multiplicarea

unei singure celule bacteriene; - cultura bacterian ă: totalitatea coloniilor de pe suprafaŃa mediului

solid; o cultura mixt ă: formată din mai multe tipuri de colonii (mai multe specii

bacteriene); o cultura pur ă: formată dintr-un singur tip de colonie (un singur germen).

- inocularea : depunerea unui produs biologic în cultura de celule, în oul de găină embrionat, animale de laborator

- însămân Ńare: depunerea unui produs biologic pe / în mediu de cultură.

Creşterea bacteriană este studiată pe medii de cultură optime pentru fiecare specie în parte. În medii lichide celulele bacteriene sunt dispersate determinând modificări ale aspectului mediului: tulburare uniformă, inel aderent de peretele flaconului, peliculă la suprafaŃa mediului sau depozit. Pe medii de cultură solide multiplicarea unei celule bacteriene formează colonia vizibilă cu ochiul liber după 18 – 24 de ore de la depunerea germenului pe mediu. O colonie bacteriană provine dintr-o celulă bacteriană sau din bacterii ataşate (unităŃi formatoare de colonii = UFC). În funcŃie de dimensiuni, contur, consistenŃă, transparenŃă, aspectul suprafeŃei, pigment, aderenŃa la mediu etc. coloniile bacteriene pot fi:

- colonii tip S (smooth) – rotunde, bombate, suprafaŃă netedă, lucioase, margini circulare, suspensionează omogen în ser fiziologic, produc tulburare în mediul lichid, caracteristice bacteriilor patogene;

- colonii tip R (rough) – margini neregulate, plate, suprafaŃa rugoasă, uscată, aderente de mediu, aglutinează spontan în ser fiziologic, în mediul lichid produc depozit cu supernatant clar, sunt caracteristice pentru germeni degradaŃi, cu modificări antigenice, de virulenŃă. Există trei specii bacteriene care fac excepŃie, crescând sub forma de colonii R pentru tulpini patogene: Mycobacterium tuberculosis; Corynebacterium diphtheriae; Bacillus anthracis;

- colonii M (mucoid) – foarte mari, lucioase, suprafaŃa netedă, aspect uleios, caracteristice pentru bacterii cu capsulă;

- colonii untoase – rotunde, bombate, margini regulate, suprafaŃa netedă, mate, consistenŃă păstoasă (cremoasă), uneori pigmentate, caracteristice pentru levuri;

- colonii pufoase : reŃea de filamente (hife) aeriene, caracteristice fungilor filamentoşi.

- fenomen de căŃărare (invazie, migrare, roire): creşterea se exprimă printr-un strat continuu, sub forma unor valuri succesive; fenomen caracteristic pentru Proteus spp.

Page 27: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

27

glucoză

glicoliză ATP

CO2

Ciclul Krebs CO2

ATP

lanŃul transferului de electroni ATP

H2O

Fig. 11. Catabolismul glucozei prin

procesul de respiraŃie

După Cono R.J, Colomé J.S.

glucoză

Acid piruvic

glicoliză

fermentaŃie

Clostridium Enterobacter Lactobacillus Propionibacterium Escherichia

acid butiric +

butamol +

izopropanol +

acetonă +

CO2

etanol +

acid lactic +

acid formic +

butandiol +

acetoină +

CO2 + H2

etanol +

acid lactic +

acid acetic +

acid succinic +

CO2 + H2

acid lactic acid propionic +

acid acetic +

CO2 + H2

Fig. 12. Catabolismul glucozei prin fermentaŃie După Cono R.J, Colomé J.S.

Page 28: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

28

Fig. 13. Clasificarea bacteriilor pe baza caracter elor de metabolism

- - - - - -

V.2.4. DINAMICA MULTIPLIC ĂRII BACTERIILOR

ÎnsămânŃate în mediu adecvat, incubate la 37° C, urm ărite din oră în oră

bacteriile vor urma 4 faze caracteristice ale multiplicării populaŃiei bacteriene: a) Faza de laten Ńă (faza de lag) : reprezintă perioada de adaptare a

bacteriilor la condiŃiile de mediu, perioadă în care numărul germenilor rămâne nemodificat sau scade. Bacteriile au un metabolism activ de sinteză al enzimelor ceea ce face ca celula bacteriană să crească în dimensiuni. În această fază bacteria este foarte sensibilă la agenŃi antibacterieni. Durata acestei faze este de aproximativ 2 ore, cuprinsă între momentul însămânŃării mediului şi momentul în care bacteria începe să se multiplice.

b) Faza de cre ştere logaritmic ă (faza exponen Ńială): celulele bacteriene încep să se dividă permanent, ritmic. Timpul de generaŃie în această fază este caracteristic pentru o anumită specie: 10 minute pentru V. cholerae, 20-30 minute pentru majoritatea bacteriilor patogene, 18 – 14 ore pentru M. tuberculosis. Numărul bacteriilor creşte în progresie geometrică. Bacteriile aflate în fază exponenŃială au toate caracteristicile speciei: afinitate tinctorială, proprietăŃi biochimice şi de

Bacterii

Sursa de energie

ReacŃii de oxido-reducere Lumină

Fototrofe Chimiotrofe

Sursa de carbon Sursa de carbon

Compuşi organici CO2 Compuşi organici

CO2

chimioheterotrofe chimioautotrofe fotoheterotrofe fotoautotrofe

Acceptor final de electroni

O2 Non-O2

RespiraŃie aerobă Compuşi anorganici

Compuşi organici

RespiraŃie anaerobă FermentaŃie

Page 29: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

29

metabolism, structura antigenică, virulenŃa şi toxigeneza sunt tipice speciei respective. Sunt sensibile la acŃiunea agenŃilor antibacterieni. Este etapa optimă pentru studierea bacteriilor sau pentru recoltarea lor în vederea preparării de vaccinuri şi pentru testarea sensibilităŃii la antibiotice. Durata fazei este de 8-12 ore.

c) Faza sta Ńionar ă (faza de concentra Ńie "M"): mediul de viaŃă devine mai puŃin favorabil prin consumul substanŃelor nutritive, acumularea de metaboliŃi toxici. Numărul bacteriilor vii rămâne constant prin:

- persistenŃa bacteriilor vii, absenŃa multiplicării datorită epuizării unui nutrient din mediu (factor limitant al creşterii);

- echilibru între bacteriile care mor şi cele care iau naştere prin diviziune datorită acumulării de cataboliŃi toxici şi a pH-ului mediului.

Bacteriile au morfologia caracteristică speciei dar sunt mai puŃin sensibile la acŃiunea agenŃilor antibacterieni. În această fază realizăm identificarea germenilor. La speciile sporogene începe formarea sporilor. Durata acestei faze variază în raport cu specia şi condiŃiile de cultură, de la o oră la câteva zile, pentru unele bacterii poate dura câteva săptămâni.

c) Faza de declin: substratul nutritiv sărăceşte, metaboliŃii toxici sunt în cantitate mare ceea ce face ca bacteriile moarte să depăşească progresiv numărul celor vii, până la autosterilizarea culturii. În această fază bacteriile prezintă modificări morfo-tinctoriale, ale caracterelor biochimice şi de metabolism, de virulenŃă şi toxigeneză. Apar forme de involuŃie. La bacteriile sporulate fenomenul de sporogeneză devine foarte intens. Durata fazei depinde de specia microbiană (N. gonorrhoeae 2-3 zile, la M. tuberculosis 2-3 săptămâni).

Cultivarea bacteriilor are ca scop: - identificarea agentului etiologic al unei infecŃii – pentru identificarea

bacteriilor se folosesc culturi în faza staŃionară, în vârstă de 18 -24 de ore; - determinarea farmacorezistenŃei microorganismelor izolate – ca inocul

se folosesc culturi în medii lichide, aflate în fază logaritmică, după 4 – 6 ore de incubare, însămânŃate pe medii solide nutritive adecvate;

- preparare de seruri şi vaccinuri, pentru obŃinerea unor produse de metabolism bacterian (vitamine, antibiotice etc) - se folosesc culturi continue: cultura bacteriană se menŃine în fază exponenŃială în permanenŃă prin adăugarea de mediu proaspăt culturii, în vase speciale, turbidistat sau chemostat.

Fig. 14. Curba multiplic ării bacteriilor în cultur ă discontinu ă

legendă: 1 – faza de latenŃă; 2 – faza exponenŃială; 3 – faza staŃionară; 4 – faza de

declin

1

2

3

4

Punct de autosterilizare

Page 30: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

30

Capitolul VI

ACłIUNEA AGENłILOR FIZICI, CHIMICI ŞI BIOLOGICI ASUPRA BACTERIILOR

VI.1. DEFINIłII Septic – infectat, contaminat cu germeni patogeni. Aseptic (steril) – lipsit de microbi patogeni sau nepatogeni. Asepsie – ansamblul de metode prin care se evită contaminarea unui substrat steril. Sterilizare – distrugerea sau îndepărtarea oricăror forme de viaŃă, a tuturor microorganismelor patogene sau nepatogene, forme vegetative sau sporulate de pe o suprafaŃă sau dintr-un substrat neînsufleŃit. Dezinfec Ńie – distrugerea formelor vegetative microbiene (mai rar a celor sporulate) din sau de pe suprafaŃa unor substraturi neînsufleŃite, cu ajutorul dezinfectantelor. Dezinfectant – substanŃă chimică, toxică pentru Ńesuturi vii, cu acŃiune microbicidă, ireversibilă. Antisepsie – distrugerea sau îndepărtarea temporară a formelor vegetative microbiene de pe substraturi vii (mucoase, tegumente, plăgi), cu ajutorul antisepticelor. Antiseptic – substanŃă chimică, netoxică pentru Ńesuturile vii, cu acŃiune reversibilă, bacteriostatică asupra microorganismelor. Prezervare –prevenirea multiplicării unor microorganisme în produse farmaceutice, vaccinuri, alimente etc.

VI.2. EFECTE ANTIMICROBIENE ALE FACTORILOR FIZICI, CHIMICI, BIOLOGICI

Prin efectele pe care le au asupra microorganismelor agenŃii fizici, chimici şi

biologici au o foarte mare importanŃă în controlul infecŃiei, fiind utilizaŃi în sterilizare, dezinfecŃie, antisepsie, prezervare. Efectele antibacteriene se pot traduce prin:

- efect microbicid – fenomen ireversibil, de omorâre a microorganismului (bactericid, virulicid, fungicid, sporicid);

- efect microbistatic – fenomen reversibil, de inhibare temporară a multiplicării (bacteriostatic, fungistatic).

VI.3. FACTORI CARE INFLUENłEAZĂ EFECTUL ANTIMICROBIAN AL FACTORILOR FIZICI, CHIMICI, BIOLOGICI

AgenŃii antimicrobieni îşi exercită acŃiunea dependent de intervenŃia unor factori externi:

Page 31: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

31

VI.3.1. concentra Ńia microorganismelor – la aceeaşi intensitate a agentului antimicrobian, timpul de omorâre creşte proporŃional cu concentraŃia de microorganisme asupra căreia se acŃionează;

VI.3.2. gradul de rezisten Ńă al microorganismelor – diferitele specii prezintă grade diferite de susceptibilitate la acŃiunea agenŃilor antibacterieni, chiar în cadrul aceleiaşi specii existând uneori diferenŃe individuale de sensibilitate. De la cele mai rezistente la cele mai puŃin rezistente putem enumera, în ordine: sporii bacterieni, micobacteriile, virusurile fără înveliş extern, bacteriile Gram negative, fungii, bacteriile Gram pozitive, virusurile cu înveliş extern.

VI.3.3. intensitatea agentului antibacterian – cu cât intensitatea agentului antibacterian (concentraŃia, presiunea, temperatura ridicată, etc) este mai mare proporŃional timpul de acŃiune eficientă al agentului antimicrobian este mai mic.

VI.3.4. influen Ńa mediului – substanŃele organice, turbiditatea mediului, duritatea apei, pH-ul mediului etc pot influenŃa în sens pozitiv sau negativ acŃiunea unui agent antibacterian.

VI.4. AGENłI FIZICI

VI.4.1. CĂLDURA VI.4.1. 1. defini Ńii

o temperatura optim ă – temperatura la care o specie bacteriană atinge cel mai înalt grad de multiplicare;

o temperatura minim ă de dezvoltare – temperatura cea mai scăzută la care microorganismul se mai multiplică;

o temperatura maxim ă de dezvoltare - temperatura cea mai ridicată la care microorganismul se mai multiplică;

În funcŃie de temperatura de dezvoltare bacteriile se împart în: - termofile – temperatură optimă 50 – 60°C; unele se dezvolt ă şi la 95°C;

nu sunt patogene; - mezofile - temperatură optimă 30 – 37°C; majoritatea bacteriilor; flora

saprofită şi patogenă a omului; - psichrofile - temperatură optimă 20°C; unele se dezvolt ă şi la 0°C.

VI.4.1. 2. căldura umed ă – este utilizată, în raport cu valoarea

temperaturii realizate, în dezinfecŃie sau în sterilizare. Are ca mecanism de acŃiune coagularea proteinelor şi degradarea enzimelor.

VI.4.1. 2. 1. temperaturi sub 100°C – sunt aplicate pentru formele vegetative ale bacteriilor mezofile şi psichrofile aflate în soluŃii apoase. Ca metode de aplicare amintim:

o pasteurizarea – expunere termică + refrigerare imediată; o tindalizarea – este sterilizare fracŃionată în care produsele sunt

meŃinute succesiv la 50 -100°C şi apoi la temperatura camerei (timp de 3-4 zile); o dezinfecŃia prin vapori fluenŃi de apă – în vasul Koch sau

autoclav cu robinetul de vapori deschis. VI.4.1. 2. 2. temperatura de 100°C – realizeaz ă doar dezinfecŃie, fiind

utilizată la decontaminarea apei, alimentelor, lenjeriei, instrumentarului etc. Se folosesc fierbătoare încălzite electric sau la flacără.

VI.4.1. 2. 3. temperatura de peste 100°C – este tem peratura la care se realizează sterilizarea. Se folosesc autoclave care folosesc vapori de apă sub presiune: 0,5 atm - 115°C; 1 atm - 121°C; 2 atm - 1 34°C.

Page 32: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

32

VI.4.1. 3. căldura uscat ă – are ca mecanism de acŃiune oxidarea sau carbonizarea structurilor bacteriene. Se aplică sub formă de:

VI.4.1.3.1. flambare – metodă de completare a sterilităŃii, metodă de asepsie;

VI.4.1.3.2. încălzire la incandescenŃă – pentru ansa sau acul de platină;

VI.4.1.3.3. incinerare – pentru materiale contaminate, reziduuri, animale;

VI.4.1.3.4. sterilizare cu aer supraîncălzit– se realizează în cuptorul Pasteur (Poupinel; etuvă) la 180°C timp de 1 or ă, sau la 160°C timp de 2 ore.

VI.4.2. FRIGUL

VI.4.2.1. refrigerarea – temperaturi de 0 – 7° au efect bacteriostatic asupra majorităŃii microorganismelor; unele bacterii mor (Neisseria meningitidis, N.gonorhoeae, Haemophilus influenzae) altele se pot multiplica.

VI.4.2.2. congelarea – dacă este făcută lent, la temperaturi de (-20°C) favorizează formarea cristalelor de apă care lezează membrana citoplasmatică a celulei bacteriene care va fi distrusă (efect microbicid). Congelarea rapidă la (-80°C) în bulion glicerinat duce la solidificarea amorfă a apei intracelulare ceea ce face ca celula microbiană să rămână în viaŃă.

VI.4.2.3. şocul rece – unele bacterii pot fi distruse prin scăderea bruscă a temperaturii, de la 45°C la 15°C.

VI.4. 3. PRESIUNEA OSMOTICĂ În medii hipotone are loc acumularea apei în celula bacteriană care devine

turgescentă, peretele bacterian spărgându-se. În mediul hiperton bacteria pierde apă (plasmoliza), fenomen cu efecte letale asupra bacteriei.

VI.4. 4. RADIAłIILE

VI.4.1. radiaŃii neionizante – radiaŃiile UV au efect microbicid, dar au putere de penetrabilitate mică. Se pot folosi la dezinfecŃia aerului în încăperi, din boxele de lucru sau la dezinfecŃia suprafeŃelor în laboratorul de microbiologie, ca o metodă complementară măsurilor de curăŃenie şi dezinfecŃie chimică.

VI.4.2. radiaŃii ionizante corpusculare (α, β) şi electromagnetice (γ, X) au efect microbicid, au mare putere de penetrare. Ionizarea compuşilor celulari prin expulzarea electronilor cauzează moartea microorganismelor. Această metodă de sterilizare se utilizează pentru medicamente, instrumentar confecŃionat din material degradabil termic. Ca surse de radiaŃii gama sunt folosite cobaltul 60 sau cesiul 137.

VI.4. 5. DESICAREA RezistenŃa bacteriilor la desicaŃie este variabilă. Sporii bacterieni, sporii

fungici, chisturile protozoarelor rezistă timp îndelungat la uscăciune în timp ce formele vegetative se distrug în câteva ore. RezistenŃa formelor vegetative la desicaŃie creşte în produsul patologic (materii fecale, spută, puroi), la temperaturi scăzute, în mediu proteic etc.

Asocierea a 2 factori fizici (frigul şi desicaŃia) a dat naştere unei metode de păstrare timp îndelungat a microorganismelor – liofilizarea . Metoda constă în congelarea rapidă a suspensiei microbiene într-un mediu protector urmată de uscarea rapidă în vid şi înfiolarea produsului obŃinut.

Page 33: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

33

VI.4. 6. ULTRASUNETELE Au acŃiune microbicidă prin acŃiune mecanică, spărgând peretele celular acele

sunete care ating 16.000 cicli/sec. Utilizând ultrasunete de diferite frecvenŃe s-au putut obŃine unii constituenŃi ai celulei bacteriene.

VI.4.7. FILTRAREA Prin procesul de trecere a unui lichid sau gaz printr-un material poros, pot fi

reŃinute, mecanic sau electrostatic, cele mai multe dintre bacterii dacă dimensiunea porilor este de aproximativ 0,22 µm. Filtrele cu dimensiunea porilor de 0,01 µm pot reŃine şi virusurile mici aceste filtre având în mod real rol sterilizant al materialului filtrat. Este o metodă se sterilizare la rece aplicată soluŃiilor denaturabile termic.

VI.4. 8. LASERUL Laserul (light amplification by stimulated emission of radiation) are efect

microbicid instantaneu. VI.5. AGENłI CHIMICI

Pe lângă substanŃele chimice necesare dezvoltării şi multiplicării bacteriene, există o serie de alte substanŃe chimice cu efect bacteriostatic sau bactericid. Aceste substanŃe sunt antibiotice, chimioterapice, antiseptice, dezinfectante.

VI.5.1. antiseptice şi dezinfectante Antisepticele şi dezinfectantele sunt substanŃe cu acŃiune antimicrobiană

neselectivă, alterând deopotrivă structuri şi funcŃii comune microorganismelor şi macroorganismului.

Antisepticele pot fi utilizate pe tegumente şi mucoase, dezinfectantele numai pe suprafeŃe şi structuri inerte. Aceeaşi substanŃă chimică, în raport cu concentraŃia, poate fi antiseptic sau dezinfectant.

În funcŃie de mecanismul de acŃiune antisepticele şi dezinfectantele se clasifică în substanŃe care:

a. denaturează proteinele (efect bactericid): acizi, baze, alcooli; b. oxidează grupările chimice libere ale enzimelor: hipermanganat

de potasiu, peroxid de hidrogen, halogenii şi derivaŃii lor; c. blochează grupările chimice libere ale enzimelor:

� săruri ale unor metale grele – mercurocrom, azotat de Ag � agenŃi alchilanŃi – glutaraldehida, formaldehida, oxid de

etilen d. lezează membranele celulare:

� derivaŃi fenolici – crezoli, hexaclorofen � biguanide – clorhexidina � detergenŃi

• anionici –săpunuri, perlan etc. • cationici – compuşi cuaternari de amoniu

e. alterează acizii nucleici: � derivaŃi de acridină - rivanol � coloranŃi bazici – violet de genŃiană, albastru de metil,

fucsină bazică etc. În funcŃie de acŃiunea antimicrobiană pe care o au vorbim despre efect

antimicrobian:

Page 34: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

34

a. de nivel înalt – substanŃe care distrug toate microorganismele cu excepŃia unui număr redus de spori bacterieni, cu condiŃia timpului de contact de cel puŃin 20 de minute – peroxid de hidrogen stabilizat (6%), acid peracetic, hipoclorit de sodiu (5%, 25%), glutaraldehida (2%), cloramina B (2%);

b. de nivel mediu – substanŃe care distrug virusuri, fungi, formele vegetative bacteriene (inclusiv Mycobacterium tuberculosis) dar nu distrug endosporii bacterieni şi unele virusuri fără înveliş extern (rhinovirus, enterovirus). Timpul de contact este de 10 minute: fenoli, iodofori, alcooli, compuşi pe bază de clor etc;

c. de nivel scăzut – substanŃe care distrug majoritatea formelor vegetative bacteriene, unele virusuri, unii fungi dar nu distrug M.tuberculosis, endosporii bacterieni şi virusurile nude. Timpul de contact este de 10 minute: clorhexidina, compuşi cuaternari de amoniu.

AcŃiunea antimicrobiană a antisepticului sau dezinfectantului depinde de concentraŃie, de timpul de contact şi de prezenŃa substanŃelor organice

VI.5.2. agen Ńi sterilizan Ńi Sunt substanŃe chimice, cu bună penetrabilitate, care în incinte închise etanş,

în anumite concentraŃii, într-un timp de contact bine stabilit, în condiŃii stricte de temperatură şi umiditate au acŃiune microbicidă. Se folosesc glutaraldehida 2%, acidul peracetic, peroxidul de hidrogen stabilizat 6%. Atunci când nu există alt mijloc de sterilizare adecvat se foloseşte oxidul de etilenă. Acest mijloc de sterilizare este delicat, orice eroare de procedură ducând fie la sterilizare ineficientă fie la accidentarea personalului care o realizează sau a pacientului la care se utilizează materialul astfel sterilizat.

VI.5.3. agen Ńi prezervan Ńi Sunt substanŃe chimice cu acŃiune bacteriostatică sau bactericidă asupra

microorganismelor implicate în alterarea unor produse. Se folosesc pentru conservarea alimentelor, medicamentelor, serurilor, vaccinurilor etc, în concetraŃiile uzuale nefiind toxice pentru macroorganism: acid salicilic, acid benzoic, merŃiolat de sodiu etc.

VI.5.4. antibiotice şi chimioterapice Sunt substanŃe cu efect bactericid sau bacteriostatic, cu toxicitate selectivă,

obŃinute prin biosinteză microbiană (antibioticele) sau prin sinteză chimică (chimioterapicele).

VI.5.4.1. clasificare

Antibioticele şi chimioterapicele pot fi clasificate în raport cu multe criterii: a. după modul de obŃinere – se folosea termenul de antibiotic pentru

substanŃele obŃinute prin biosinteză microbiană şi chimioterapic pentru cele obŃinute prin sinteză chimică. Astăzi această graniŃă a fost depăşită aproape toate antimicrobienele fiind obŃinute, mai economic, sau îmbunătăŃite prin sinteză chimică. Este corect să se utilizeze termenul de antibiotic pentru toŃi agenŃii antimicrobieni utilizaŃi în terapie indiferent de modul lor de obŃinere, evitând astfel şi confuzia creată de termenul de chimioterapic care desemnează produse utilizate în tratamentul unor afecŃiuni neoplazice.

b. după categoria de microorganisme asupra cărora acŃionează – există antibiotice antibacteriene, antivirale, antifungice, antiparazitare.

c. după structura chimică

Page 35: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

35

d. după efectul lor d1. bacteriostatic – opreşte multiplicarea bacteriană – tetracicline,

cloramfenicol, eritromicina, sulfamide etc; d2. bactericid – distruge bacteriile: peniciline, cefalosporine, aminoglicozide,

etc. e. după mecanismul de acŃiune

e1. inhibă sinteza peretelui bacterian: antibiotice beta-lactamice, glicopeptide, izoniazida, etc; au efect bactericid;

e2. afectează funcŃiile membranei citoplasmatice: polimixine, colistina, nistatina, amfotericina B; au efect bactericid;

e3. perturbă sinteza proteinelor celulare la nivelul ribozomilor: aminoglicozide, tetracicline, macrolide, licosamide, acid fusidic, mupirocin etc;

e4. blochează sinteza acizilor nucleici: chinolone, rifampicina, metronidazol, sulfamide, trimetoprim, chinolone etc.

f. după spectrul de acŃiune f1. cu spectru „îngust”:

o de tip penicilinic: active pe bacili Gram pozitivi, coci Gram pozitivi şi negativi (peniciline, macrolide, lincosanide etc);

o de tip streptomicinic: active pe bacili Gram negativi, coci Gram pozitivi şi negativi (aminoglicozide, polimixine etc.);

f2. cu spectru larg: active pe bacili Gram pozitivi şi negativi, coci Gram pozitivi şi negativi, spirochete, leptospire, chlamydii, mycoplasme etc (cloramfenicol, tetracicline).

VI.5.4.2. rezisten Ńa microbian ă la antibiotice

Este capacitatea microorganismelor de a supravieŃui şi a se multiplica în prezenŃa antibioticului. RezistenŃa poate fi naturală sau dobândită.

VI.5.4.2.1. Rezisten Ńa natural ă faŃă de un antibiotic este prezentă la toŃi

membrii unei specii bacteriene, este determinată genetic. VI.5.4.2.2. Rezisten Ńa dobândit ă faŃă de un antibiotic este achiziŃionată de o

subpopulaŃie a unei specii în anumite circumstanŃe. Mecanismele implicate sunt multiple:

▪ scăderea permeabilităŃii peretelui sau membranei citoplasmatice pentru antibiotic;

▪ producerea de către bacterie a unei enzime care inactivează antibioticul (penicilinaza, codificată plasmidic);

▪ amplificarea sintezei de acid paraaminobenzoic care anulează prin diluare acŃiunea sulfamidelor etc.

RezistenŃa dobândită poate fi a. cromozomială: apare în urma unei mutaŃii spontane rezultând tulpini

rezistente numai la un anumit antibiotic sau familie de antibiotice. MutaŃia cromozomială afectează locusul ce controlează sensibilitatea bacteriei faŃă de un antibiotic, este definitivă şi se transmite vertical descendenŃilor tulpinii respective. Administrarea antibioticului respectiv va distruge populaŃia sensibilă selectând mutanŃii rezistenŃi care vor deveni populaŃie dominantă.

b. extracromozomială: este cea mai frecventă (90% din cazurile de rezistenŃă), realizându-se prin plasmide, material plasmidic sau transpozoni.

Page 36: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

36

Materialul genetic se transmite orizontal la toŃi membrii populaŃiei bacteriene prin transducŃie, transformare, conjugare, transpoziŃie.

c. monovalentă – germenii sunt rezistenŃi faŃă de un singur antibiotic; d. plurivalentă – rezistenŃa la mai multe antibiotice, concomitent; e. manifestată direct – leagă o anumită bacterie de un singur antibiotic; f. manifestată încrucişat – rezistenŃa unei bacterii faŃă de mai multe

antibiotice cu structură sau cu mecanism de acŃiune asemănător; g. după ritmul de instalare

• rapid (monostadială) – de tip streptomicinic • intermediar – de tip eritromicinic • lent (pluristadială) – de tip penicilinic • foarte lent de tip vancomicină.

VI.6. AGENłI BIOLOGICI VI.6.1. LANTIBIOTICE

Sunt polipeptide policiclice cu acŃiune antimicrobiană, plasate între antibiotice şi bacteriocine. Sunt sintetizate de bacterii gram pozitive: Staphylococcus, Streptococcus, Streptomyces, Bacillus şi au spectru de activitate înalt specific faŃă de unele bacterii Gram pozitive.

Au fost descrise două categorii de lantibiotice:

▪ lantibiotice tip A: Sub comanda unor gene localizate cromozomal sau plasmidic, sunt sintetizate

la nivel ribozomal ca proteine precursoare inactive care, prin modificări enzimatice sunt transformate în peptide active. Sunt produse de stafilococi, bacili Gram negativi şi lactococi, cele mai cunoscute lantibiotice fiind nisina (gene pe cromozomul celulei bacteriene), subtilina, epidermina (gene pe plasmidul pTu32), gallidermina (produsă de Staphylococcus gallinarum cu plasmid Tu3928) . Nu se cunoaşte cu exactitate modul de acŃiune al lantibioticelor.

Nisina are acŃiune inhibantă asupra unor germeni Gram pozitivi (Staphylococcus, Streptococcus, Bacillus, Clostridium, Listeria) şi inhibă sporularea germenilor din genul Bacillus şi Clostridium, având acŃiune maximă la pH sub 5,5. Nu are acŃiune asupra bacteriilor Gram negative, asupra fungilor şi levurilor. Epidermina produsă de Staphylococcus epidermidis are acŃiune antimicrobiană faŃă de microorganisme patogene pentru piele: Streptococcus, Staphylococcus, Propionibacterium acnes.

Sunt utilizate în industria alimentară şi în medicină: - nisina

� conservant pentru vegetale, brânzeturi, carne, peşte, băuturi alcoolice, vin etc.;

� component al preparatelor cosmetice; � agent terapeutic cu aplicare locală în infecŃii bacteriene în

medicina veterinară. - epidermina

� tratament în cazurile de acnee juvenilă şi eczeme la om - gallidermina

� în tratamentul foliculitelor, al impetogo-ului.

Page 37: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

37

▪ lantibiotice tip B Cea mai cunoscută este lanthiopeptina care are acŃiune antivirală faŃă de

Herpes simplex virus.

VI.6.2. BACTERIOCINE Sunt substanŃe de natură proteică produse de unele tulpini bacteriene, cu

efect bactericid faŃă de tulpini din aceeaşi specie sau din specii înrudite. Se ataşează de peretele celular al bacteriilor sensibile şi inhibă unul sau mai multe procese esenŃiale cum ar fi replicarea, transcripŃia, translaŃia sau etape ale metabolismului energetic.

Producerea de bacteriocine este un mecanism prin care bacteriile ce alcătuiesc flora normală a unei nişe ecologice fac faŃă competiŃiei faŃă de aceeaşi nutrienŃi. Tulpinile producătoare de bacteriocine sunt rezistente la acŃiunea propriilor bacteriocine ceea ce permite utilizarea bacteriocinotipiei în identificarea unor microorganisme.

Producerea bacteriocinelor este controlată de gene prezente pe plasmide numite plasmide bacteriocinogene. Exemple de bacterii producătoare de bacteriocine: E.coli – colicine; Serratia – marcescina; Pseudomonas – piocina etc.

VI.6.3. BACTERIOFAGUL

Este virusul care parazitează bacteriile. Are structură complexă fiind alcătuit

din (fig. 15): � capul fagului este alcătuit dintr-o capsidă cu simetrie icosaedrică

ce adăposteşte în interior acidul nucleic (ADN dublu catenar sau ARN); � coada fagului cu simetrie helicală este alcătuită din următoarele

elemente: cilindrul axial înconjurat de teaca cozii, placa bazală cu croşete de fixare şi fibrele cozii. Coada fagului este de natură proteică şi are rol în adsorbŃia şi penetrarea în celula bacteriană.

Între bacteriofag şi bacteria gazdă se stabilesc două tipuri de relaŃii:

a. de tip litic (ciclul litic; de tip productiv) Are următoarele etape: 1. adsorb Ńia: bacteriofagul are receptori strict specifici care recunosc

receptorii de pe suprafaŃa bacteriei. Ataşarea de receptorii celulari se realizează iniŃial prin fibrele cozii (fixare reversibilă) şi apoi prin croşetele plăcii bazale (fixare ireversibilă);

2. penetrarea: mureina din peretele bacterian este lizată de muramidaza eliberată de fag. Teaca cozii fagului prin contractare antrenează cilindrul axial prin peretele bacteriei realizând apoi injectarea acidului nucleic fagic în citoplasma bacteriană;

3. multiplicarea: la 4 minute după pătrunderea ADN-ului fagic în citoplasma bacteriei, ADN-ul bacterian este blocat funcŃia acestuia fiind preluată de acidul nucleic al fagului. Acesta va coordona sinteza componentelor proprii fagului;

4. maturarea fagului 5. eliberarea fagului matur, virulent prin liza bacteriei. Bacteriile care permit desfăşurarea ciclului litic se numesc bacterii

lizosensibile. Bacteriile care nu permit infecŃia cu un fag sunt bacterii lizorezistente,

Page 38: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

38

această rezistenŃă datorându-se lipsei receptorilor specifici sau unei stări de imunitate.

Fagii care evoluează prin ciclu litic se numesc fagi virulenŃi şi infecŃia cauzată de ei are efect bacteriolitic.

Ciclul litic poate fi evidenŃiat la nivelul culturilor bacteriene, cultura în mediul lichid devenind limpede după inoculare cu bacteriofag iar pe mediul solid însămânŃat uniform, inocularea fagului litic duce la apariŃia zonei clare de liză (plajă de liză).

b. de lizogenizare (de tip reductiv)

Are următoarele etape: 1. adsorb Ńia: bacteriofagul are receptori strict specifici care recunosc

receptorii de pe suprafaŃa bacteriei. Ataşarea de receptorii celulari se realizează iniŃial prin fibrele cozii (fixare reversibilă) şi apoi prin croşetele plăcii bazale (fixare ireversibilă);

2. penetrarea: mureina din peretele bacterian este lizată de muramidaza eliberată de fag. Teaca cozii fagului prin contractare antrenează cilindrul axial prin peretele bacteriei realizând apoi injectarea acidului nucleic fagic în citoplasma bacteriană;

3. ADN-ul fagic poate evolua în 2 direcŃii: ▪ se integrează liniar în cromozomul bacteriei gazdă ca episomi

replicându-se sincron cu acesta; ▪ se circularizează, se ataşează de membrana citoplasmatică şi se

replică sincron cu diviziunea bacteriei. Un astfel de fag integrat se numeşte fag latent (profag, fag temperat) şi are

capacitatea de a realiza o infecŃie persistentă cu posibilitate de reactivare. Bacteria care îl adăposteşte este bacterie lizogenă transmiŃând descendenŃilor fagul latent. În anumite circumstanŃe profagul poate deveni virulent. Fagul care nu se reactivează, persistând indefinit în stare latentă se numeşte fag defectiv.

Bacteria lizogenă este imună la alŃi fagi omologi virulenŃi ai profagului pe care îl găzduieşte.

Fenomenul de bacteriofagie are multiple aplicaŃii practice:

- fagul temperat are rol în reasortarea materialului genetic al bacteriilor pentru că atunci când se desprinde de cromozomul bacterian antrenează şi gene ale acestuia (inducŃie);

- fagul virulent asigură echilibrul ecologic în mediul natural de viaŃă al bacteriilor;

- prezenŃa fagilor în ape este indicator de poluare al acesteia; - datorită specificităŃii relaŃiei fag-bacterie şi a stabilităŃii în timp a

sensibilităŃii bacteriei faŃă de anumiŃi fagi, lizotipia (sensibilitatea la un anumit tip fagic) este una dintre cele mai fine metode de diagnostic bacteriologic şi epidemiologic;

- fagii sunt utili în ingineria genetică, în studii de biologie moleculară; - fagii pot fi utilizaŃi ca tratament adjuvant în unele infecŃii (infecŃii urinare).

Page 39: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

39

Capitolul VII

GENETICA BACTERIAN Ă

VII.1. DEFINIłII Genetica bacteriană se ocupă cu studiul eredităŃii şi a variabilităŃii bacteriene. Genom – suma genelor unui organism; Genotip – totalitatea informaŃiei genetice a unui organism; Fenotip – totalitatea caracterelor observabile, produse de genotip în

interacŃiune cu mediul ambiant. VII.2. SUPORTUL EREDITĂłII

Suportul material al eredităŃii este reprezentat de ADN care este depozitarul

informaŃiei genetice. Această informaŃie se traduce prin sinteza unor proteine şi se transmite descendenŃilor prin replicare şi diviziune.

ADN-ul este format din unităŃi structurale alcătuite dintr-o bază azotată purinică (adenina, guanina) sau pirimidinică (timina, citozina), o pentoză (dezoxiriboza) şi acid fosforic. A fost identificat ca o macromoleculă formată din două catene polinucleotidice antiparalele şi complementare, răsucite în dublu helix, unite prin punŃi de hidrogen formate între bazele azotate opuse (adenină-timină; guanină-citozină).

Transmiterea mesajului genetic se face prin dublarea cantităŃii de material genetic şi prin diviziune. Replicarea ADN constă din sinteza, pe bază de complementaritate, a unor noi molecule de ADN identice cu molecula parentală şi identice între ele (replicare semiconservativă). În condiŃii normale, dacă nu au loc modificări genetice, toŃi descendenŃii unei bacterii vor fi identici cu bacteria parentală şi identici între ei.

In vivo se pot replica numai acele molecule de ADN care au unitatea de replicare independentă – replicon. Replicon este cromozomul şi plasmidele bacteriene, genomul bacteriofagilor etc. Repliconul este alcătuit din:

- secvenŃă nucleotidică specifică ce marchează începerea replicării; - gene ce codifică sinteza unor proteine specifice; - secveŃă nucleotidică semnal pentru terminarea replicării.

Page 40: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

40

FuncŃiile ADN-ului ca material genetic: ▪ depozitar al informaŃiei genetice; ▪ rol în replicare; ▪ rol în transcrierea şi traducerea informaŃiei genetice; ▪ rol în reglarea şi controlul activităŃii celulare.

VII.3. ORGANIZAREA GENOMULUI BACTERIAN

În structura genomului bacterian intră două categorii de determinanŃi genetici:

- gene esenŃiale – componente ale cromozomului unic bacterian; - gene accesorii (extracromozomale) – componente ale

� plasmidelor � elementelor genetice transpozabile.

VII.3.1. PLASMIDELE

Plasmidele sunt elemente genetice extracromozomale care conŃin informaŃie

genetică neesenŃială pentru viaŃa bacteriei. Sunt alcătuite din ADN dublucatenar, cele mai multe sunt circulare, doar la puŃine bacterii printre care la Borrelia pot fi liniare. Sunt capabile de replicare independentă de cromozom (replicon). Există două categorii de plasmide:

- unele care persistă indefinit numai în stare autonomă în citoplasmă (plasmida R, Col etc.)

- altele care există alternativ în stare autonomă în citoplasmă sau integrate în cromozomul bacterian – se numesc episomi (factorul F, bacteriofag temperat etc.)

Plasmidele aduc un plus de informaŃie genetică ce conferă bacteriei caractere suplimentare faŃă de bacteriile care nu posedă aceste plasmide. După caracterele fenotipice pe care le induc plasmidele pot fi clasificate în plasmide care:

- codifică rezistenŃa la agenŃi antibacterieni: factorii R, plasmid de rezistenŃă la UV etc.;

- codifică sinteza unor agenŃi antibacterieni: factorul Col; - prin elementele pe care le codifică (hemolizine, enterotoxine, factori

de colonizare etc.) imprimă caractere de patogenitate bacteriei: plasmidul Hly, Ent, PAP etc.)

- codifică enzime ale unor căi metabolice particulare; - plasmide criptice al căror rol nu este cunoscut.

VII.3.1.1. Factorul F (factor de fertilitate, facto r de sex) Este o plasmidă care codifică structurile şi enzimele necesare transferului de

ADN controlând capacitatea unor bacterii de a acŃiona ca donatoare de material genetic.

În funcŃie de prezenŃa factorului F, de raportul acestuia cu cromozomul bacterian, de modul în care factorul F facilitează transferul de material genetic, bacteriile se pot clasifica în:

- bacterii F- - bacterii fără factor F, numite „celule femele”, acceptoare de material genetic, au receptori pentru pilii sexuali;

Page 41: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

41

- bacterii F+ - bacterii care au factor F în citoplasmă, numite „celule mascule”, capabile de a acŃiona ca donoare de material genetic, au pili sexuali;

- bacterii Hfr (high frequency of recombination) – bacterii care au factorul F integrat în cromozomul bacterian. Au o mare frecvenŃă de conjugare şi recombinare. Sunt donatoare de material genetic, fiind transferate şi un număr variabil de gene cromozomale, mai rar chiar şi factorul F.

- bacterii F’ – deŃin factor de fertilitate recombinant, adică plasmida care a fost anterior integrată în cromozomul bacterian, s-a desprins încorporând în structura sa unele gene cromozomale. Sunt bacterii donatoare de material genetic.

VII.3.1.2. Factorul R (plasmidul R) Plasmidele de rezistenŃă la antibiotice sunt alcătuite din (fig.16):

- gene care codifică fiecare rezistenŃa la un antibiotic (1 – 8 gene), numite şi determinanŃi de rezistenŃă;

- gene care alcătuiesc „factorul de transfer al rezistenŃei” (RTF), care asigură capacitatea de replicare autonomă şi de transfer prin conjugare.

Cele 2 elemente componente se pot asocia sau pot exista independent. Plasmida de rezistenŃă conferă bacteriei proprietatea de a fi rezistentă faŃă de

1 până la 8 antibiotice. Poate fi transferată de la o bacterie la alta prin conjugare bacteriană sau prin transducŃie mediată de fagi.

VII.3.1.3. Plasmidul „Col” Este întâlnit la unele tulpini de E.coli cărora le conferă capacitatea de a

elabora substanŃe cu acŃiune antibacteriană numite colicine. Face parte din categoria plasmidelor numite plasmide bacteriocinogene care codifică producerea de bacteriocine de către multe specii bacteriene. Sunt transferabile de la o tulpină la alta prin transformare genetică, transducŃie fagică, conjugare.

PrezenŃa plasmidului „Col” face populaŃia bacteriană mai competitivă în lupta pentru supravieŃuire faŃă de tulpinile bacteriene care nu au acest plasmid. În majoritatea cazurilor colicinele produse sunt inactive pe tulpinile care conŃin plasmid „Col” fenomen numit imunitate.

VII.3.2. ELEMENTE GENETICE TRANSPOZABILE

„Sunt secvenŃe specifice de ADN care îşi menŃin integritatea fizică, structurală,

genetică, funcŃională în cursul translocaŃiei de la o poziŃie la alta pe acelaşi genom sau pe genomuri diferite”.

Elementele genetice transpozabile se împart în 3 categorii: VII.3.2.1. secven Ńe de inser Ńie

Singurul rol pe care îl îndeplinesc secvenŃele de inserŃie este acela de a asigura intercalarea unei secvenŃe nucleotidice în lanŃul nucleotidic. Nu aduc informaŃie genetică suplimentară întrucât nu conŃin nici o genă. În regiunile adiacente situsului lor de legare pot apare modificări în expresia unor gene sau modificări ale ratei de apariŃie a mutaŃiilor.

VII.3.2.2. transpozoni

Page 42: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

42

Transpozonii poartă gene care conferă bacteriilor funcŃii noi: rezistenŃă la antibiotice, capacitatea de a sintetiza enzime, enterotoxine, factori de colonizare intestinală, antigene de suprafaŃă (K88).

VII.3.2.3. bacteriofagi

VII.4. MECANISMELE DE VARIABILITATE BACTERIAN Ă

Variabilitatea bacteriană presupune apariŃia, la un moment dat, a unor

modificări în caracterele celulei bacteriene sau a descendenŃilor săi. Există două variante de variabilitate: fenotipică şi genotipică. VII.4.1. VARIABILITATEA FENOTIPIC Ă

Reprezintă modificări morfologice sau fiziologice de tip adaptativ. În acest caz

genomul nu este afectat şi modificările apărute sunt reversibile şi nu se transmit descendenŃilor. VII.4.2. VARIABILITATEA GENOTIPIC Ă

Reprezintă modificări apărute brusc, definitive ale materialului genetic

cromozomial sau extracromozomial. VariaŃia genotipică determină modificarea unuia sau a mai multor caractere ale unei bacterii şi se transmite descendenŃilor. Mecanismele prin care apar variaŃiile genotipice sunt: mutaŃia sau transferul genetic urmat de recombinare genetică.

VII.4.2.1 muta Ńia Constă în schimbări ale mesajului genetic apărute ca urmare a unor modificări

accidentale în secvenŃa nucleotidică a unei gene. MutaŃiile pot apărea prin substituŃii la nivelul materialului genetic, inserŃii, inversii, deleŃii.

Muta Ńia spontan ă – mutaŃia care apare în condiŃii de mediu obişnuite fără a se putea identifica intervenŃia unui factor.

Muta Ńia indus ă – mutaŃia care se produce sub acŃiunea unor factori fizici (raze UV, radiaŃii ionizante etc.) sau chimici (agenŃii alchilanŃi, coloranŃi etc.). Factorii care induc mutaŃia se numesc agen Ńi mutageni. Rata mutaŃiilor induse este mult mai mare decât rata mutaŃiilor spontane.

Muta Ńia punctiform ă – este alterat un singur nucleotid; Muta Ńia extins ă – sunt alterate mai multe nucleotide, afectând secvenŃe mai

mari ale uneia (monogenică) sau mai multor gene (mutaŃie poligenică). Muta Ńie înainte – afectează tulpina sălbatică ducând la pierderea unui

caracter metabolic esenŃial. Muta Ńie regresiv ă – afectează celula bacteriană mutantă. Constă în

restabilirea secvenŃei nucleotidice originare ceea ce face ca bacteria să revină la caracteristicile iniŃiale. Astfel de mutaŃii se mai numesc şi retromuta Ńii .

Muta Ńie supresoare – cu toate că are loc o modificare a secvenŃei bazelor nucleotidice gena afectată îşi exprimă funcŃia pe care o exprima şi anterior modificării suferite.

Page 43: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

43

VII.4.2.2. transferul genetic Transferul de material genetic de la o bacterie donor la o bacterie acceptoare

de material genetic se poate realiza prin transformare, transfer genetic mediat de bacteriofagi sau conjugare. ADN-ul donat de celula F+ se numeşte exogenot iar ADN-ul bacteriei receptoare se numeşte endogenot .

VII.4.2.2.1. transformarea

Este procesul prin care bacteria acceptoare dobândeşte un fragment de ADN

exogen care poate înlocui prin recombinare genetică o secvenŃă nucleotidică omologă. Bacteria acceptoare dobândeşte astfel un caracter genetic nou.

VII.4.2.2.2. transfer genetic mediat de bacteriofag i

Se poate realiza prin:

▪ conversia lizogenică – apariŃia unui caracter nou la bacteriile care adăpostesc un profag;

▪ transducŃie – transferul unui fragment genetic cromozomal sau extracromozomal de la o bacterie la alta prin intermediul unui bacteriofag. Fagul de numeşte fag transductor iar celula bacteriană acceptoare se numeşte transductant. In cursul maturării sale fagul intracelular poate încorpora un segment din genomul celulei bacteriene. Există:

� transducŃie restrictivă (transducŃie specializată) – fagul transductor transferă un număr mic de gene aflate în imediata apropiere a situsului de legare a profagului în cromozomul bacterian;

� transducŃie nerestrictivă (transducŃie generalizată) – oricare din genele cromozomului, indiferent de poziŃia lor, pot fi încorporate accidental în structura fagului matur care le poate transmite altor bacterii acceptoare. Acest tip de transducŃie poate fi realizat de un număr mare de fagi neintegraŃi în cromozomul bacterian atunci când intră în ciclul litic.

VII.4.2.2.3. conjugarea

Este procesul de transfer al materialului genetic cromozomial sau

extracromozomial prin intermediul unei legături intercelulare numită pil de conjugare sau punte de legătură. Acest pil este codificat de factorul F care trebuie să fie prezent în celula bacteriană donatoare. Altă condiŃie necesară pentru procesul de conjugare este aceea ca atât bacteria donoare cât şi cea receptoare să posede „receptori” de suprafaŃă care să permită recunoaşterea reciprocă. După un număr de ciocniri întâmplătoare, bacteriile F+ şi F- formează perechi de recombinare între ele formându-se un canal de conjugare. Prin acest canal se transferă material genetic de la celula mascul la celula femelă. Materialul transferat poate fi apoi integrat parŃial sau total în genomul celulei receptoare conferind acesteia noi caractere care se pot sau nu manifesta.

Page 44: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

44

Capitolul VIII

RELAłIILE MICROORGANISM – GAZDĂ

VIII.1. DEFINIłII Aderen Ńă (ataşare, adeziune) – procesul prin care bacteria se leagă de

suprafaŃa celulei Ńintă. Este principalul pas în iniŃierea procesului infecŃios. Diseminare (invazie) – procesul prin care microorganismul se răspândeşte de

la poarta de intrare în tot organismul. Infec Ńie – multiplicarea unui agent infecŃios patogen în interiorul organismului,

chiar dacă este neînsoŃită de manifestări clinice de boală. Microorganism nepatogen –microrganism care face parte din flora normală,

care nu produce îmbolnăvire. Microorganism patogen – microorganism care întotdeauna cauzează boală. Microorganism poten Ńial patogen (oportunist) – microorganism capabil să

cauzeze îmbolnăvire doar atunci când este afectat sistemul de apărare al macroorganismului.

Microorganism saprofit – bacterii care trăiesc în natură, se stabilesc rar în organism, au importanŃă redusă ca factori patogeni.

Patogenitate – capacitatea unui microorganism de a a cauza boală prin virulenŃă sau toxigenitate.

Purtător asimptomatic – persoană care adăposteşte microorganismul fără a prezenta semne clinice de boală, care poate transmite microorganismul celor din jur.

Page 45: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

45

VIII.2. PATOGENEZA INFECłIEI BACTERIENE Patogeneza infecŃiei bacteriene include iniŃierea procesului infecŃios şi

mecanismele care duc la instalarea semnelor şi simptomelor bolii infecŃioase. Rezultatul interacŃiunii dintre bacterie şi gazdă depinde de capacitatea

microorganismului de a se stabili în macroorganism şi de a cauza leziuni în ciuda mecansimelor de apărare ale acestuia. Bacteria acŃionează prin capacitatea de aderare la substratul specific, prin invazivitate, toxigenitate, abilitate de a se sustrage răspunsului imun. Dacă bacteria sau reacŃiile imune lezează suficient macroorganismul apare boala infecŃioasă manifestă clinic. VIII.2.1. AGENT ETIOLOGIC

Numim agent etiologic al unei infecŃii/boli acel microorganism care cauzează

boala. Tegumentul, mucoasele, nişele, cavităŃile organismului uman sunt populate cu

o floră microbiană „normală”, abundentă, care nu cauzează îmbolnăvire ci uneori chiar aduce beneficii gazdei.

Alteori bacterii patogene sunt prezente în organism dar infecŃia rămâne latentă sau subclinică, gazda fiind purtător asimptomatic de germen (Salmonella thyphi în vezica biliară).

Este deci greu de apreciat că un anumit microorganism este responsabil de apariŃia unei anumite boli infecŃioase.

În 1884 Robert Koch emitea postulatele sale conform cărora un microorganism poate fi considerat agent etiologic al bolii dacă:

1. microorganismul este identificat la toate persoanele care manifestă boala respectivă şi diseminarea lui în organism concordă cu leziunile observate;

2. microorganismul poate fi cultivat in vitro; 3. cultura pură a microorganismului izolat, inoculată la animal

susceptibil reproduce boala; 4. microorganismul poate fi reizolat din leziunile apărute la animalul de

laborator. Postulatele sunt şi azi valabile cu adăugirile corespunzătoare descoperirilor

actuale din microbiologie. Astfel există microorganisme care nu îndeplinesc postulatele lui Koch şi totuşi sunt agenŃi etiologici ai unor boli. Treponema pallidum, agentul cauzal al sifilisului sau Mycobacterium leprae, agetul cauzal al leprei, nu pot fi cultivaŃi pe medii de cultură, Neisseria gonorrhoeae nu este patogenă pentru animal de laborator.

Ca anexă a postulatelor se poate menŃiona răspunsul imun al gazdei prin producere de anticorpi specifici. Astfel un criteriu important de diagnostic etiologic, astăzi, este creşterea titrului de anticorpi specifici pe parcursul sau în convalescenŃa unor boli infecŃioase.

Genetica moleculară a permis astăzi studiul aprofundat al microorganismelor şi identificarea genelor care codifică factorii de patogenitate ai unei tulpini bacteriene. Rezultatele obŃinute au fost sintetizate de Falkow, în 1988, în aşa-numitele „postulate moleculare ale lui Koch”:

1. fenotipul sau caracteristicile investigate trebuie să fie asociate tulpinilor patogene;

Page 46: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

46

2. inactivarea specifică a genelor codificante ale fenotipului patogen trebuie să ducă la scăderea măsurabilă a patogenităŃii sau virulenŃei microorganismului;

3. revenirea sau reînlocuirea genelor mutante trebuie să restabilească patogenitatea tulpinii.

Analiza infecŃiei sau a bolii infecŃioase în concordanŃă cu postulatele lui Koch împarte microorganismele în patogene şi nepatogene.

Unele specii bacteriene sunt considerate ca patogene prezenŃa lor în macoorganism fiind considerată anormală: M.tuberculosis, N.gonorrhoeae, Treponema pallidum etc.

Alte specii fac parte din flora care populează biotopurile macroorganismului alcătuind aşa-numita „floră normală”. Dintre componenŃii acesteia, unele specii pot, în anumite condiŃii să cauzeze îmbolnăviri : E.coli, Klebsiella etc., germeni numiŃi condi Ńionat patogeni sau germeni oportunişti. VIII.2.2. PROCESUL INFECłIOS

a. pătrunderea

Pentru a iniŃia infecŃia bacteria trebuie să pătrundă în macroorganism şi să se stabilească acolo. Poarta de intrare, cel mai frecvent, este tractul respirator, gastro-intestinal, genito-urinar. Bacteriile mai pot pătrunde în organism prin tegumente şi mucoase lezate (mai rar prin cele intacte). Microorganismul patogen poate utiliza una sau mai multe căi pentru a pătrunde, a se instala şi a se multiplica în organismul gazdă.

b. aderarea la substratul specific

După ce au abordat poarta de intrare bacteriile trebuie să adere de substratul specific, cel mai adesea de o celulă epitelială. Aderarea este etapa obligatorie, indispensabilă iniŃierii procesului infecŃios. Dacă bacteriile nu aderă de suprafaŃa celulei sau a Ńesutului ele pot fi îndepărtate de mucus sau de alte fluide care spală suprafaŃa Ńesutului. Procesul de aderare este un proces complex în care au rol important hidrofobicitatea şi încărcătura electrică a suprafeŃelor, prezenŃa unor molecule de legare specifice pe suprafaŃa bacteriei, existenŃa receptorilor specifici pe suprafaŃa celulei Ńintă.

c. multiplicarea bacterian ă

După localizarea bacteriei în focarul primar de infecŃie începe multiplicarea bacteriană şi diseminarea germenilor în organism.

d. diseminarea

Răspândirea (diseminarea) bacteriilor în organism poate avea loc direct prin Ńesut (extindere locală în suprafaŃă, extindere în profunzime, extindere regională) sau prin torentul sanguin.

PrezenŃa bacteriilor tranzitoriu în sânge, ca modalitate de diseminare a lor în toate Ńesuturile şi organele sensibile la infecŃia cu bacteria respectivă, se numeşte bacteriemie.

PrezenŃa permanentă a bacteriilor în torentul sanguin unde se varsă încontinuu din focare septice primare şi/sau secundare, însoŃită de manifestări clinice caracteristice se numeşte septicemie .

Page 47: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

47

e. eliminare Microorganismul poate fi eliminat din organismul infectat pe tot parcursul bolii

sau doar în anumite etape de evoluŃie ale bolii prin intermediul excreŃiilor şi secreŃiilor eliminate de pacient: materii fecale, urină, spută, puroi etc.

Procesul infecŃios are trei verigi principale: microorganismul,

macroorganismul, mediul înconjurător. VIII.2.2.1. Microorganismul - Factori de patogenita te ai bacteriilor Patogenitatea este capacitatea unui microorganism de a declanşa în

organismul gazdă fenomene morbide, patogene: modificări locale, modificări generale, lezări ale unor funcŃii. Patogenitatea este un caracter de specie şi este determinată genetic. Microorganismele pot fi patogene prin virulenŃă şi / sau toxigenitate.

VIII.2.2.1.1. VIRULENłA

Reprezintă gradul diferit de patogenitate al tulpinii microbiene agresoare şi nu

al întregii specii bacteriene şi depinde de condiŃiile în care trăieşte germenul. VirulenŃa poate fi cuantificată prin numărul de microorganisme necesare în condiŃii standard pentru a cauza moartea a 50% dintr-un lot de animale de laborator (doza letală 50%; DL50).

Factorii care condiŃionează virulenŃa unei tulpini bacteriene sunt multiplicarea şi invazivitatea.

Germenii patogeni se multiplică la poarta de intrare şi invadează organismul prin propagare din aproape în aproape sau trecând în circulaŃia sanguină caz în care apar infecŃii la distanŃă. Pentru a se putea realiza aceste evenimente bacteria trebuie să adere de substratul specific şi să reziste la reacŃiile de apărare nespecifice a gazdei. Pentru aceasta bacteriile au dezvoltat o serie de factori somatici şi factori solubili care permit multiplicarea şi invazivitatea germenilor.

- factorii somatici bacterieni care asigur ă virulen Ńa bacteriei:

▪ pili (fimbrii) de adeziune; ▪ lectine – proteine cu tropism pentru carbohidraŃi; ▪ liganzi – molecule care realizează legături specifice cu molecule

complementare de la nivelul substratului; ▪ glicocalix; ▪ slime – mediu vâscos peribacterian care mediază ataşarea

nespecifică a bacteriilor; ▪ capsula – rol antifagocitar, uneori rol în aderare ▪ antigenul Vi de suprafaŃă al unor bacili Gram negativi etc.

- factori solubili bacterieni care asigur ă virulen Ńa bacteriei: ▪ coagulaza – liberă sau legată la S.aureus; ▪ leucocidina – produsă de S.aureus după ce a fost fagocitat; ▪ catalaza – inhibă sau inactivează radicalii activi de oxigen; ▪ enzime litice:

Page 48: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

48

� colagenaza, fibrinolizina, hialuronidaza – stafilococ, streptococ

� hemolizine; � lecitinaza – clostridii; � proteaze, DN-aze, RN-aze, lipaze etc.;

▪ substanŃe care inhibă sau modifică răspunsul imun: � endotoxina – creşte sinteza de interleukină 1; � IgA proteaza – meningococ, gonococ; � proteina A – stafilococ; inhibă opsonizarea; � producerea superantigenelor – S.aureus; molecule care pot

activa independent limfocitele T ceea ce poate determina atât anergie cât şi hiperactivarea sistemului imun.

VIII.2.2.1.2. TOXIGENEZA

Germenii se multiplică la poarta de intrare unde elaborează toxine care produc

alterări celulare şi tisulare la distanŃă. Bacteriile produc 2 categorii de toxine: toxine proteice (exotoxine) şi toxine lipopolizaharidice (endotoxine).

Exotoxinele sunt produse fie de bacili Gram pozitivi, codificate de gene ale

profagilor (toxina difterică, toxina botulinică) sau codificate plasmidic (toxina tetanică, toxina cărbunoasă). fie de bacili Gram negativi, codificate de gene cromozomale (V.cholerae, Shigella dysenteriae tip 1, P.aeruginosa) sau plasmidic (unele tulpini de E.coli). Exotoxinele pot fi citotoxine sau toxine A-B

Citotoxinele acŃionează asupra membranei celulelor eucariote. Toxinele A-B sunt formate din 2 părŃi: polipeptidul A (active) (enzimă, ADP-

riboziltransferaza) şi una sau mai multe polipeptide B (bind) cu rol de liganzi. Exotoxina se leagă de receptorul specific celular, prin pinocitoză. PorŃiunea A ajunge în citoplasmă unde va ataca o anumită Ńintă moleculară ceea ce face ca fiecare exotoxină să aibă acŃiune specifică. Exotoxinele A-B au următoarele caracteristici:

- se desprind uşor de bacteriile care le produc, difuzând în mediul înconjurător;

- pot fi obŃinute pe medii de cultură, pot fi separate prin filtrare; - sunt proteine cu greutate moleculară mare; - sunt termolabile (excepŃie enterotoxinele) şi sunt descompuse de enzimele

proteolitice; - sunt antigene complete, puternice, anticorpii specifici formaŃi faŃă de

exotoxine numindu-se antitoxine. Pentru că doza toxică este mai mică decât cea imunogenă, animalul de laborator moare intoxicat fără să producă anticorpi iar pacientul care supravieŃuieşte după tetanos sau botulism rămâne receptiv pentru că nu se imunizează. Antitoxinele se formează în urma vaccinării;

- pot fi transformate în anatoxine (toxoizi), netoxice, puternic antigenice, sub acŃiunea concomitentă a căldurii şi a formolului. Se utilizează în profilaxia bolilor produse de germenii respectivi şi pentru hiperimunizarea animalelor de laborator în scopul obŃinerii de seruri antitoxice. Anticorpii (antitoxine) apăruŃi după vaccinare cu anatoxină neutralizează activitatea toxică prin cuplare specifică cu toxina;

- au toxicitate foarte mare (DLM de ordinul ng/kg corp); - efectul lor se instalează după o perioadă de incubaŃie;

Page 49: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

49

- au efect specific, simptomele declanşate fiind specifice pentru fiecare toxină în parte. Specificitatea toxinelor A-B are dublă condiŃionare: specificitatea exotoxinei pentru receptorul celular şi specificitatea Ńintei pentru ADP-riboză.

Endotoxinele sunt produse de bacterii Gram negative, codificate

cromozomal. Endotoxinele au următoarele caracteristici: - sunt localizate pe membrana externă a bacteriilor Gram negative şi sunt

eliberate după liza acestora; - nu pot fi obŃinute pe medii de cultură; - sunt lipopolizaharide în compoziŃia lor fiind incluşi acizi graşi, un lipid A şi

lanŃuri de polizaharide; - sunt termostabile şi nu sunt descompuse de enzimele proteolitice; - sunt imunogene în anumite condiŃii dar anticorpii nu le neutralizează

complet efectele; - nu pot fi transformate în anatoxine; - au toxicitate moderată (DLM de ordinul µg/kg corp); - efectul lor se instalează imediat ce sunt eliberate; - nu au efect specific, simptomele declanşate fiind aceleaşi indiferent de

bacteria care le produce. AcŃionează prin stimularea eliberării de citokine din macrofage (interleukina 1, 6, 8). Citokinele împreună cu factorul de necroză a tumorilor şi cu factorul de activare a plachetelor stimulează producerea de prostaglandine şi leucotriene. În funcŃie de cantitatea de endotoxine eliberată pacientul va prezenta febră, leucopenie urmată de leucocitoză, hiperglicemie urmată de hipoglicemie, diaree hemoragică secundară efectelor endotoxinei asupra plachetelor saunguine şi complementului. Dozele mari eliberate brusc în circulaŃie determină colaps cardio-vascular cu coagulare intravasculară diseminată simptome care caracterizează şocul endotoxinic .

VIII.2.2.2. Macroorganismul - Factori de ap ărare ai gazdei Organismul încearcă pe căi nespecifice sau specifice să-şi meŃină

homeostazia, împiedicând aderarea microorganismelor de celulele sau Ńesuturile expuse, împiedicând colonizarea acestora, multiplicarea şi diseminarea bacteriană.

VIII.2.2.2.1. APĂRAREA NESPECIFICĂ

Mecanismele de apărare nespecifică, înnăscută s-au dezvoltat filogenetic şi

sunt asigurate de factori constituŃionali cu care se nasc toŃi indivizii. Factorii rezistenŃei nespecifice sunt: A. bariere şi mecanisme nespecifice externe:

� bariere tegumentare Tegumentul este cea mai eficientă barieră mecanică şi în acelaşi timp

ecologică şi chimică prin: - integritatea sa – microorganismele nu pătrund prin tegumentul intact

(excepŃie leptospira); - exfoliere - sunt îndepărtate microorganismele superficiale; - microbiota rezidentă a tegumentului dominată de bacterii Gram pozitive

care produc lipoliza sebumului; - pH-ul uşor acid datorat lipolizei sebumului.

Page 50: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

50

� bariere mucoase

Barierele mucoase sunt mai complexe dar mai puŃin eficiente decât tegumentul. Prin mucoase pot pătrunde un număr destul de mare de bacterii în organism. Barierele mucoase acŃionează ca:

- bariere mecanice – prin epiteliile pavimentoase stratificate şi variate epitelii secretoare; prin secreŃiile care spală suprafeŃele;

- bariera glicoproteică – mucusul care împiedică aderarea bacteriilor de substratul specific;

- bariera chimică – prin secreŃiile care conŃin lactoferină şi lizozim; - bariera ecologică – prin microbiota mucoaselor.

B. bariere şi mecanisme nespecifice interne:

� bariere mecanice Sunt reprezentate de Ńesutul conjunctiv dens care poate fi depăşit relativ uşor

de bacteriile care eliberează colagenaze. � bariera chimic ă

Este reprezentată de interferoni, de reactivii de fază acută şi de sistemul complement.

INTERFERONII Sunt proteine cu greutate moleculară mică, elaborate de celula infectată cu

virus, proteine care protejează de infecŃia virală celulele neinfectate (fig. 17). Interferonii au acŃiune antivirală indirectă:

- Interferonii eliberaŃi de celula producătoare se fixează pe receptorii celulelor adiacente neinfectate. Ei induc sinteza unor proteine şi enzime celulare care blochează replicarea virală;

- Au acŃiune antiproliferativă prelungind timpul de generaŃie al celulelor normale şi tumorale;

- Interferonii care sunt citokine au şi activitate de modulare a răspunsului imun. Activează funcŃiile citotoxice ale macrofagelor, celulelor NK şi limfocitelor T citotoxice. Intensifică exprimarea unor antigene virale pe membrana citoplasmatică favorizând recunoaşterea celulei Ńintă de către limfocitele T citotoxice.

Interferonii sunt produşi de celulele tuturor vertebratelor. În mod normal celulele nu produc interferoni decât atunci când sunt stimulate. InfecŃia virală este inductoare de interferon, virusurile ARN fiind inductori mai puternici faŃă de virusurile cu genom ADN. Producerea de interferon poate fi indusă de asemenea de stimularea mitogenă sau de endotoxinele bacteriene.

Interferonii sunt activi numai faŃă de specia producătoare (specificitate de gazdă) dar activitatea lor nu este virus specifică. Ei inhibă nu numai replicarea virusului inductor ci şi replicarea unei varietăŃi de virusuri.

Interferonii sunt extrem de activi. Se estimează că sunt suficiente sub 50 de molecule de interferon fixate per celulă pentru a induce un status antiviral.

Mecanismul de acŃiune al interferonilor este puŃin cunoscut. Celula originară infectată nu este protejată de interferonul pe care îl produce.

IntervenŃia interferonului are rolul de a întârzia replicarea virală şi generalizarea infecŃiei, permiŃând dezvoltarea răspunsului imun. Producerea de

Page 51: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

51

interferon este prima linie de apărare nespecifică antivirală pentru că apare într-un interval mai mic de 48 de ore de la infecŃie (începe la 4-5 ore de la infecŃie, atinge nivel maxim la 20-50 ore după care se opreşte) determinând scăderea cantităŃii de virus infectant încă înainte de apariŃia anticorpilor specifici (fig. 20). De asemenea interferonul este activ şi la persoanele cu agammaglobulinemie.

Fig. 20. Cinetica sintezei de interferon şi anticorpi dup ă infec Ńie viral ă

respiratorie (dup ă Stringfellow D. A.) După celulele care îi sintetizează se cunosc interferoni α, β, γ a căror

caracteristici sunt redate în următorul tabel (tabel I ). Tratamentul cu interferon s-a dovedit util în infecŃii virale severe: turbare, febră

hemoragică, encefalită herpetică, şi în unele infecŃii virale persistente ca hepatita cronică activă B, hepatita C, herpes-zoster.

Interferonul este util şi în unele neoplazii umane: cancer renal, sarcom Kapoşi asociat cu SIDA, mielom, leucemie mieloidă cronică etc.

Prin inginerie genetică, genele codante pentru interferoni α, β, γ din celulele umane au fost clonate individual la E.coli şi la levuri. Astfel în culturile acestora se produc cantităŃi mari de interferon uman la preŃuri accesibile.

Tabel I. Caracteristicile interferonilor umani

Tip de interferon

Caracteristici α β γ

Produs de leucocite fibroblaşti limfocite T (CD4,CD8), macrofage, celule NK

Număr gene codante

20 gene de pe cromozomul 9

1 genă de pe cromozomul 9

1 genă de pe cromozomul 12

AgenŃi inductori virus, ARN dc, endotoxina

virus lectină, mitogeni, stimulare cu Ag

Stabilitate la pH 2,0

stabil stabil labil

Receptori celulari pt. interferon

Proteine de membrană, comune pt IFN α, β, codaŃi de gene de pe cromozomul 21

Proteine de membrană, distincte pt IFN γ, codate de gene de pe cromozomul 6 şi 21

microorganism

Page 52: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

52

REACTIVI DE FAZĂ ACUTĂ: Organismul supus unei agresiuni reacŃionează

prin sinteza şi secreŃia crescută a unor proteine plasmatice: inhibitori de proteaze, proteine ale sistemului complement şi ale coagulării, proteina C reactivă, protrombina, fibrinogenul, etc. Acestea măresc rezistenŃa gazdei, limitează leziunile tisulare şi favorizează vindecarea.

SISTEMUL COMPLEMENT : constituent normal al plasmei şi serului

mamiferelor, activat pe cale alternativă are un important rol antibacterian.

� bariera celular ă Asigură apărarea antibacteriană prin fagocitoză şi pinocitoză, include

sistemele fagocitare circulante: granulocitar şi reticulo-endotelial. Sistemul fagocitar constituie unul din mecanismele de bază ale apărării organismului faŃă de infecŃie prin fagocitoză. Fagocitele sunt de două feluri: polimorfonucleare neutrofile (microfage) prezente în sânge şi fagocite mononucleare (macrofage). Importantă este acŃiunea celulelor „natural killer” – NK – ce au acŃiune citotoxică naturală asupra celulelor infectate cu virus şi asupra celulelor tumorale.

InflamaŃia acută instalată ca răspuns la la agresiunea bacteriană reuneşte în focarul infecŃios mediatorii inflamaŃiei (efectori ai complementului, factori vaso-activi, factori chemotactici) care induc reacŃii vasculare şi tisulare locale manifeste clinic prin rubor, tumor, calor, dolor şi functio lesa.

VIII.2.2.2.2. APĂRAREA SPECIFICĂ (IMUNITATEA)

S-a dezvoltat ontogenetic pe baza unei experienŃe antigenice individuale fiind

realizată prin efectori specifici – anticorpii şi limfocitele T specific sensibilizate. După modul de apariŃie imunitatea se clasifică în imunitate naturală şi

artificială care la rândul lor pot fi: - imunitate naturală dobândită pasiv prin transferul anticorpilor materni

transplacentar la făt (IgG) sau prin colostru (IgA); - imunitate naturală dobândită activ prin elaborare de anticorpi în cursul

infecŃiei naturale, la gazde imunocompetente; - imunitate artificială dobândită pasiv prin inocularea de seruri imune specifice

în cadrul seroterapiei sau seroprofilaxiei bolilor infecto-contagioase; - imunitate artificială dobândită activ prin sinteza de anticorpi în urma

administrării de vaccinuri. Imunitatea pasivă se instalează rapid dar este de scurtă durată, anticorpii

tranferaŃi fiind repede catabolizaŃi. Imunitatea activă se instalează relativ lent (zile, săptămâni) pentru că

formarea de anticorpi presupune diferenŃieri şi diviziuni celulare, dar este de durată. Sistemul imunitar recunoaşte entităŃile străine (antigenele) după

caracteristicile lor moleculare prin macromolecule libere (anticorpi) sau fixate pe suprafaŃa unor celule (receptori pentru antigen).

Page 53: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

53

PorŃiunea antigenului de care se leagă anticorpul se numeşte grupare determinant ă sau epitop . Anticorpul posedă situs de combinare numit şi paratop sau receptor pentru antigen , complementar epitopului.

Răspunsul imun este asigurat de un sistem celular şi unul umoral. Sistemul celular asigură protecŃie faŃă de fungi, paraziŃi, virusuri, bacterii

intracelulare. Este deservit de celule aparŃinând sistemului limfoid: limfocite T care posedă receptori pentru antigen. Celulele T dau naştere la celule efectoare cu funcŃii diferite:

- limfocite T citotoxice – elimină direct celulele străine; - limfocite TD – responsabile pentru hipersensibilitatea întârziată; - limfocite T ajutătoare – ajută la diferenŃierea în plasmocite a

limfocitelor B; - limfocite T supresoare – elimină răspunsul imun; - limfocite T amplificatoare – determină diferenŃierea limfocitelor T în

limfocite T citotoxice. Sistemul umoral asigură protecŃie faŃă de infecŃiile virale şi bacteriene

extracelulare. Este deservit de componente prezente în sânge şi umori: limfocite B care prin receptorii pentru antigen reunosc „non-self”-ul, se diferenŃiază în plasmocite şi iniŃiază răspunsuri imune bazate pe elaborarea de anticorpi.

În afara celulelor efectoare B şi T, primul contact cu antigenul determină

apariŃia celulelor cu memorie B şi T. Acestea din urmă au viaŃă lungă (ani) şi la reîntâlnirea cu antigenul proliferează producând rapid un număr mare de celule efectoare B şi T.

În afară de limfocite sistemul imun posedă celule „accesorii” care au

capacitatea de a acumula substanŃele străine şi de a le prezenta limfocitelor (macrofage, monocite), de a îndepărta elementele străine atacate de sistemul imun (polimorfonucleare) şi de a media schimbări fiziologice (bazofile, mastocite).

ANTIGENE Antigen este orice substanŃă de natură endogenă sau exogenă capabilă să

declanşeze un răspuns imun mediat celular şi / sau umoral. Antigenul are două proprietăŃi:

- imunogenitate – capacitatea de a provoca apariŃia anticorpilor sau a celulelor antigen-reactive efectoare;

- specificitate –capacitatea de a reacŃiona specific cu anticorpul sau cu receptorul pentru antigen, complementar.

Un antigen este alcătuit din două componente: - purtător (carrier) – grupare care poartă epitopul; - grupare determinantă (epitop) – care reacŃionează cu anticorpul.

Grupările determinante sunt structuri chimice cu dimensiuni moleculare mici şi se pot ataşa artificial la o moleculă „purtător”. Se numesc haptene . Haptenele au specificitate dar nu au imunogenitate, cu alte cuvinte haptena este o moleculă care nu poate declanşa răspuns imun singură ci doar când este asociată cu o proteină purtător.

Page 54: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

54

Numărul determinanŃilor antigenici este variabil aflându-se în relaŃie de directă proporŃionalitate cu greutatea moleculară şi volumul antigenului.

Orice modificare în structura grupării determinante (chiar şi schimbarea orientării) atrage după sine modificarea specificităŃii.

Antigenele se pot clasifica în trei categorii: - antigene sintetice – formate din polipeptide obŃinute prin sinteză; - antigene artificiale – haptene legate de macromolecule purtătoare; - antigene naturale – produse de celule, reprezentate de proteine,

polizaharide, acizi nucleici, alte macromolecule etc. Multe antigene sunt componente ale structurilor de înveliş ale microorganismelor: capsula, lipopolizaharidul din peretele bacteriilor Gram negative, glicoproteinele specifice ale membranei celulare etc.

ANTICORPI Sunt efectorii moleculari principali ai sistemului imun umoral. Sunt acele

globuline specifice produse de organismul uman sau animal în urma stimulului unui antigen. Au capacitatea de a recunoaşte şi de a reacŃiona specific cu antigenul respectiv.

Din punct de vedere chimic sunt γ-globuline care datorită provenienŃei şi funcŃiei pe care o îndeplinesc sunt numite imunoglobuline (Ig). Există 5 clase de Ig: IgG, IgM, IgA, IgE, IgD. Se găsesc în concentraŃii mari în ser dar în general sunt prezente şi în salivă, lacrimi, lapte matern. În lichidul cefalo-rahidian şi în urină sunt prezente în cantităŃi mici.

În afara funcŃiei de recunoaştere a antigenului, anticorpii mai au o funcŃie importantă: aceea de fixare a complementului atunci când fac parte din complexe antigen-anticorp.

COMPLEMENTUL Complementul, prezent în sângele tuturor vertebratelor este un complex

alcătuit din 15 proteine plasmatice care este activat de complexul antigen-anticorp determinând anihilarea sau distrugerea antigenului (hemoliza, bacterioliza, citoliza etc.).

La primul contact al organismului gazdă cu antigenul se instalează răspunsul imun primar în care IgM apar primele şi predomină cantitativ.

Dinamica răspunsului imun primar este: - perioadă de latenŃă – 5-7 zile, uneori 2 săptămâni în care nu se pot

evidenŃia anticorpi; - perioadă de creştere treptată a titrului de anticorpi, atingând nivelul

maxim în 9-15 zile; - perioadă staŃionară – de scurtă durată în care cantitatea de anticorpi

se menŃine nemodificată; - scădere rapidă a cantităŃii de anticorpi până la valori foarte joase (fig.

19). La repetarea expunerii la antigen are loc răspunsul imun secundar . Celulele

cu memorie îşi comutează sinteza anticorpilor în clasa IgG care devine predominantă. Faza de inducŃie este mai scurtă (2-3 zile), titrul anticorpilor (mai ales

Page 55: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

55

IgG şi IgA) creşte rapid (4-6 zile) şi la un nivel mult mai ridicat, persistând timp mai îndelungat decât în răspunsul imun primar. Descreşterea se produce lent putându-se detecta anticorpi şi după luni sau ani de zile. În răspunsul secundar apar IgM dar predomină net cantitativ IgG.

Fig. 19. Răspuns imun primar şi secundar (dup ă Ivanof) MECANISMELE IMUNITĂłII ANTIMICROBIENE 1. Bariera imun ă a mucoaselor Este reprezentată de anticorpi tip IgA care formează un strat la interfaŃa

mucus-fluid luminal. Aceşti anticorpi secretori fixează şi neutralizează toxinele microbiene precum şi liganzii microbieni pentru receptorii epiteliali, împiedicând aderarea antigenului de substratul specific. În acest fel microorganismele rămase la suprafaŃa mucusului sunt distruse de enzime, de factori chimici sau de alte mecanisme de apărare ale fiecărei mucoase.

Anticorpii de tip IgA se află în salivă, lacrimi, mucoasa nazală, bronşică, intestinală etc., constituind un factor primordial în apărarea locală.

2. Bariera imun ă a corionului mucoaselor şi a dermului Este reprezentată de sistemul IgE-mastocit. Această barieră de apărare

caracterizată prin creşterea nivelului de IgE (reagine) şi prin acumularea mastocitelor în corion şi derm, este eficientă faŃă de helminŃii care penetrează mucoasele, faŃă de căpuşe şi faŃă de arahnite parazite. IgE produse în urma unui stimul antigenic se leagă de suprafaŃa unor celule – mastocite, bazofile. Cu ocazia unei a doua pătrunderi în organism a aceluiaşi antigen, el se va fixa de IgE legate de mastocite care se degranulează. Sunt eliberate astfel histamine şi o serie de mediatori care:

- cresc permeabilitatea vasculară favorizând accesul componentelor plasmatice şi celulare în focar;

- determină contracŃie intestinală favorizând eliminarea parazitului; - declanşează pruritul, prin grataj parazitul fiind dislocat şi îndepărtat

(scabie). -

3. Bariera imun ă a mediului intern şi a Ńesuturilor

Page 56: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

56

Este realizată prin: a) ReacŃii de neutralizare controlate de anticorpi tip IgG1 care sunt specifici

răspunsului imun secundar şi care pot traversa placenta. În aceste reacŃii antigenul este reprezentat de toxine, produşi extracelulari netoxici ai bacteriilor (hemolizine, hialuronidaze etc.), virusuri.

b) ReacŃii de opsonizare , adică de acoperire cu anticorpi şi / sau complement pentru a fi fagocitate. Ca opsonine acŃionează în primul rând IgG active, în absenŃa complementului. Anticorpii de tip IgM sunt opsonizanŃi doar prin capacitatea de a activa complementul.

Unele componente bacteriene de suprafaŃă (lipopolizaharidul bacteriilor Gram negative, acizii teichoici şi peptidoglicanul bacteriilor Gram pozitive) pot determina legarea şi clivarea complementului în absenŃa anticorpilor (pe cale alternativă), opsonizarea realizându-se numai prin C3.

c) ReacŃii bacteriolitice şi citolitice controlate de anticorpii umorali au la

bază formarea complexului imun elementar. Pentru realizarea acestuia este necesară unirea poziŃiilor de combinare ale anticorpului cu grupările determinante ale antigenului. Formarea complexului are loc la suprafaŃa moleculelor care nu se distrug, deci viabilitatea bacteriilor nu este afectată. Legătura este reversibilă, cele 2 molecule păstrându-şi proprietăŃile iniŃiale după separare.

Complexul imun elementar activează complementul care se fixează de acest complex. În urma fixării complementului antigenul este distrus: bacterioliză, viroliză, citoliză etc.

În reacŃiile litice anticorpii de tip IgM sunt mult mai eficienŃi decât cei IgG. d) Mecanismele imunit ăŃii celulare antibacteriene sunt eficiente în infecŃiile

cauzate de bacterii facultativ sau obligat intracelulare. Limfocitele T activate, principalii efectori ai imunităŃii mediate celular, acŃionează prin intermediul limfokinelor:

- factorul chemotactic – realizează acumularea celulelor fagocitare la nivelul focarului infecŃios;

- factorul de imobilizare şi activare a macrofagelor – menŃine concentraŃia crescută de fagocite în focarul infecŃios şi le activează;

- factorul mitogen – sensibilizează şi determină diferenŃierea limfocitelor T şi B acumulate în focarul infecŃios.

Page 57: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

57

Capitolul IX

INFECłIE ŞI BOALĂ INFECłIOASĂ

IX.1. DEFINIłII Infec Ńie – interacŃiunea dintre organismul gazdă şi microorganismul (bacterii,

fungi, protozoare, helminŃi, virusuri) care a depăşit barierele antimicrobiene primare; Infec Ńie inaparent ă – interrelaŃia se rezumă la răspunsul imun, agentul

infecŃios determină leziuni minime care nu perturbă homeostazia organismului gazdă;

Boal ă infec Ńioas ă – interrelaŃia organism gazdă-microorganism are ca urmare leziuni importante cauzatoare de perturbări ale homeostaziei manifestate prin simptome şi semne de suferinŃă.

IX.2. INFECłIA

După provenienŃa agentului infecŃios infecŃiile pot fi: - endogene –determinate de microorganisme ale microbiotei proprii; - exogene – determinate de microorganisme provenite de la un rezervor de

infecŃie care a străbătut o cale de transmitere şi a găsit o gazdă receptivă. Rezervorul de infec Ńie este organismul care adăposteşte agentul infecŃios

asigurând supravieŃuirea şi/sau înmulŃirea acestuia. Rezervor de infecŃie poate fi: - omul

o cu boli infecŃioase acute sau cronice; o purtător asimptomatic de germeni patogeni.

- animalul domestic sau sălbatic, bolnav sau purtător de germeni; - mediul înconjurător: apa (vibrioni, pseudomonade), solul (bacil tetanic,

pseudomonade), alimente (salmonella). Transmiterea agentului infecŃios presupune existenŃa unor etape: - eliminarea agentului infecŃios din rezervor, eliminare realizată pe diferite căi

în funcŃie de natura microorganismului, prin secreŃii, excrete, exsudate, scuame etc; - contaminarea elementelor de mediu care devin suporturi materiale ale

transmiterii. ModalităŃile de transmitere ale agentului infecŃios pot fi: directe (contact sexual, sărut, transplacentar, intrapartum) sau indirecte prin aer, apă, sol, mână

Page 58: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

58

murdară, alimente, muşte, rozătoare, vectori biologici (ŃânŃari, căpuşe, purici, păduchi).

- poarta de intrare care diferă în raport cu natura agentului infecŃios Gazda receptiv ă este omul normoreactiv sau cu deficienŃe ale mecanismelor

de apărare. O dată pătruns în organismul gazdă, agentul infecŃios caută să se adapteze,

să găsească Ńesutul sau organul care să-i asigure condiŃii optime de dezvoltare. În funcŃie de modul diseminării microorganismului de la poarta de intrare în organismul gazdă avem:

1. infecŃie de suprafaŃă – determinată de agenŃi infecŃioşi care se multiplică în

vecinătatea porŃii de intrare. Din acest punct de vedere se definesc: a. infecŃii localizate când microorganismul rămâne cantonat la poarta de

intrare; b. infecŃii care difuzează prin continuitate în suprafaŃa sau în

profunzimea dermului / corionului mucoaselor; 2. diseminare pe cale limfatică – agentul infecŃios antrenat în curentul limfatic

determină limfangită, adenită satelită uneori cu abcedare; 3. diseminare pe cale sanguină – când prezenŃa agentului infecŃios în sânge

poate fi definită ca: - bacteriemie – prezenŃa tranzitorie a microorganismului în sânge însoŃită de

frison şi febră trecătoare; - septicemie – prezenŃa aproape permanentă a microorganismului în sânge,

provenit din focarul infecŃios primar ca şi din focarele metastatice unde se replică în permanenŃă. Este particularizată prin simptome caracteristice.

4. diseminare pe cale nervoasă întâlnită în tetanos, rabie, exotoxinele bacilului

tetanic şi a celui rabic propagându-se spre sistemul nervos central pe calea nervilor periferici.

IX.3. BOALA INFEC łIOASĂ

Etapele bolii infecŃioase sunt: 1. Incuba Ńia este perioada în care microorganismul se adaptează, este

prezent în cantitate prea mică pentru a determina modificări majore. Nu sunt prezente semne sau simptome de boală deşi pacientul poate constitui sursă de infecŃie pentru cei din jur. Durata perioadei de incubaŃie depinde de virulenŃa microorganismului şi de doza infectantă. Poate fi scurtă (câteva ore, câteva zile) sau mai lungă (săptămâni sau chiar ani de zile).

2. Perioada de debut (de invazie) este perioada în care reacŃia de apărare

a gazdei este minimă. Se caracterizează prin semne şi simptome necaracteristice: frisoane, febră, cefalee, astenie, inapetenŃă etc., manifestări care apar brusc sau insidios.

Page 59: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

59

3. Perioada de stare în care se instalează semne şi simptome caracteristice

diferitelor boli infecŃioase.

4. Perioada terminal ă în care boala infecŃioasă se poate vindeca, croniciza sau pacientul decedează.

Boala infecŃioasă poate avea evoluŃie: - sporadică – număr redus de cazuri fără legătură între ele; - endemică – prezenŃa constantă într-o Ńară sau regiune a unei boli infecŃioase; - epidemică – creşterea bruscă a frecvenŃei unei boli infecŃioase, cu filiaŃie între

cazuri, într-un teritoriu; - pandemică – manifestare endemică la scară internaŃională.

Figuri amintite în text

Page 60: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

60

Page 61: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

61

Page 62: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

62

Page 63: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

63

Fig. 4. Structura peptidoglicanului la bacteriile Gram pozitive (A) şi Gram negative (B) (după D. Buiuc, 2003)

Fig. 6. Structura moleculară a membranei plasmatice – modelul mozaicului fluid (după G.Zarnea 1983)

Page 64: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

64

Fig. 5. Structura peretelui bacteriilor Gram pozitive si Gram negative

Page 65: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

65

Fig. 7. Bacterie cu cili şi fimbrii (după J. Carnahan, C.Brinton)

Fig. 8. Structura cilului şi a fimbriei (după Ingraham J.L., Maaløe O., Neidhardt F.C., 1983)

Fig. 9. Tipuri de bacterii ciliate

Atriche Monotriche Amfitriche

Peritriche Lofotriche Amfilofotriche

Page 66: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

66

Fig. 10. Tipuri de bacterii sporulate

Fig. 15. Bacteriofagul: A-fag normal; B-fag prezentând contracŃia

tecii cozii; C-constituienŃi ai particulei fagice (după G.Zarnea, 1970)

- Spor central, sferic, mai mic decât corpul bacterian - Spor central, ovalar, mai mare decât corpul bacterian - Spor subterminal, ovalar, mai mare decât corpul bacterian - Spor terminal, sferic, mai mare decât corpul bacterian

Page 67: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

67

Fig. 16. Factorul de rezistenŃă (după Watanabe)

Fig. 17. ModalităŃi şi situsuri de acŃiune ale interferonilor (după

D.A.Stringfellow, 1980)

1. celula

infectată

2. producere de

IFN

3. eliberarea

IFN

4. acŃiune pe

altă celulă

5. sinteză de

proteine antivirale

protective

Page 68: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

68

Bibliografie selectiv ă

Buiuc D., NeguŃ M.: „Tratat de microbiologie clinică”, Editura Medicală, 1999 Buiuc D.: „Microbiologie medicală. Ghid pentru studiul şi practica medicinei”,

Ed. A VI-a, Editura „Gr.T.Popa” Iaşi, 2003 Popa M. I.: „Microbiologie generală şi microbiologie specială”, Editura Concept

Publishing House, 1999

Page 69: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

69

Cuprins

CAPITOLUL I ....................................................................................................................................1

MICROBIOLOGIA – DEFINIłIE, OBIECT, SCOP..................................................................................................... 2

CAPITOLUL II...................................................................................................................................4

ISTORICUL MICROBIOLOGIEI ................................................................................................................................. 4

CAPITOLUL III..................................................................................................................................9

MORFOLOGIA CELULEI BACTERIENE .................................................................................................................. 9 III.1. COCII............................................................................................................................................................. 9 III.2. BACILII .......................................................................................................................................................... 9 III.3. FORMELE SPIRALATE .............................................................................................................................. 10 III. 4. DIMENSIUNEA BACTERIILOR.................................................................................................................. 10 III. 5. CLASIFICAREA BACTERIILOR................................................................................................................. 10

CAPITOLUL IV ...............................................................................................................................11

STRUCTURA CELULEI BACTERIENE................................................................................................................... 11 IV.1. ELEMENTE OBLIGATORII ALE CELULEI BACTERIENE ......................................................................... 12

IV.1.1. PERETELE BACTERIAN.................................................................................................................... 12 IV. 1. 2. MEMBRANA CITOPLASMATICĂ..................................................................................................... 14 IV.1.3. CITOPLASMA BACTERIANĂ............................................................................................................. 14 IV.1.4. MATERIALUL NUCLEAR ................................................................................................................... 15

IV.2. ELEMENTE FACULTATIVE ALE CELULEI BACTERIENE........................................................................ 15 IV.2.1. GLICOCALIXUL BACTERIAN ............................................................................................................ 15 IV.2.2. CILII SAU FLAGELII ........................................................................................................................... 15 IV.2.3. FIMBRIILE SAU PILII.......................................................................................................................... 16 IV.2.4. ENDOSPORUL BACTERIAN ............................................................................................................. 16

CAPITOLUL V ................................................................................................................................18

FIZIOLOGIA BACTERIANĂ..................................................................................................................................... 18 V.1. CONSTITUłIA CHIMICĂ A BACTERIILOR................................................................................................. 18 V.2. NUTRIłIA, METABOLISMUL ŞI CREŞTEREA BACTERIANĂ ................................................................... 20

V.2.1. NUTRIłIA BACTERIANĂ .................................................................................................................... 20 V.2.2. METABOLISMUL BACTERIAN ........................................................................................................... 23 V.2.3. CREŞTEREA ŞI MULTIPLICAREA BACTERIILOR............................................................................ 25 V.2.4. DINAMICA MULTIPLICĂRII BACTERIILOR........................................................................................ 28

CAPITOLUL VI ...............................................................................................................................30

Page 70: UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU …spvg-bm.ro/files/virusologie_generala_bacteriologie_an_I.pdf · UNIVERSITATEA DE MEDICIN Ă ŞI FARMACIE TÂRGU-MURE Ş Dr. Felicia

70

ACłIUNEA AGENłILOR FIZICI, CHIMICI ŞI BIOLOGICI ASUPRA BACTERIILOR ............................................ 30 VI.1. DEFINIłII .................................................................................................................................................... 30 VI.2. EFECTE ANTIMICROBIENE ALE FACTORILOR FIZICI, CHIMICI, BIOLOGICI ....................................... 30 VI.3. FACTORI CARE INFLUENłEAZĂ EFECTUL ANTIMICROBIAN AL FACTORILOR FIZICI, CHIMICI,

BIOLOGICI.......................................................................................................................................................................... 30 VI.4. AGENłI FIZICI............................................................................................................................................ 31 VI.5. AGENłI CHIMICI ........................................................................................................................................ 33 VI.6. AGENłI BIOLOGICI ................................................................................................................................... 36

VI.6.1. LANTIBIOTICE ................................................................................................................................... 36 VI.6.2. BACTERIOCINE ................................................................................................................................. 37 VI.6.3. BACTERIOFAGUL.............................................................................................................................. 37

CAPITOLUL VII ..............................................................................................................................39

GENETICA BACTERIANĂ....................................................................................................................................... 39 VII.1. DEFINIłII ................................................................................................................................................... 39 VII.2. SUPORTUL EREDITĂłII ........................................................................................................................... 39 VII.3. ORGANIZAREA GENOMULUI BACTERIAN............................................................................................. 40

VII.3.1. PLASMIDELE .................................................................................................................................... 40 VII.3.2. ELEMENTE GENETICE TRANSPOZABILE ..................................................................................... 41

VII.4. MECANISMELE DE VARIABILITATE BACTERIANĂ................................................................................ 42 VII.4.1. VARIABILITATEA FENOTIPICĂ........................................................................................................ 42 VII.4.2. VARIABILITATEA GENOTIPICĂ ....................................................................................................... 42

CAPITOLUL VIII .............................................................................................................................44

RELAłIILE MICROORGANISM – GAZDĂ.............................................................................................................. 44 VIII.1. DEFINIłII .................................................................................................................................................. 44 VIII.2. PATOGENEZA INFECłIEI BACTERIENE ............................................................................................... 45

VIII.2.1. AGENT ETIOLOGIC ......................................................................................................................... 45 VIII.2.2. PROCESUL INFECłIOS .................................................................................................................. 46

CAPITOLUL IX ...............................................................................................................................57

INFECłIE ŞI BOALĂ INFECłIOASĂ...................................................................................................................... 57 IX.1. DEFINIłII .................................................................................................................................................... 57 IX.2. INFECłIA.................................................................................................................................................... 57 IX.3. BOALA INFECłIOASĂ ............................................................................................................................... 58

FIGURI AMINTITE ÎN TEXT...........................................................................................................59

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ.........................................................................................................68

CUPRINS ........................................................................................................................................69