BACTERII - fiziologia

  • View
    221

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of BACTERII - fiziologia

2/8/2010

FIZIOLOGIA BACTERIILOR. METABOLISMUL MICROBIAN. NUTRIIA NUTRIIA I RESPIRAIA BACTERIILOR

-

-

Fiziologia bacterian studiaz viaa i bacterian activitile bacteriilor nutriia, respiraia, creterea i multiplicarea, condiiile de cultivare a bacteriilor. Metabolismul bacterian reprezint ansamblul de reacii biochimice care au loc n celula vie. Catabolism reacii chimice de descompunere a substanelor complexe n elemente simple, nsoit de degajarea energiei (metabolism energetic) Anabolism reacii chimice de sintez a substanelor complexe din elemente simple, necesit energie (metabolism constructiv, de sintez)

Particularitile metabolismului bacterian: bacterian: 1. Este un metabolism necompartimentat , toate procesele metabolice se desfoar intr-o singur intrcelul 2. Este foarte flexibil, realizndu-se prin diverse ci realizndumetabolice (bacteriile se adapteaz rapid la condiiile mediului) 3. Este foarte intens (viteza reaciilor este mare) 4. Produsele intermediare din procesele catabolice pot fi utilizate direct n calitate de precursori pentru reaciile anabolice (amfibolism) reac n toate reaciile metabolice intervin catalizatori reaciile proteici specifici - enzimele

-

-

-

Enzimele bacteriene. Caractere generale: bacteriene. Substane proteice Active n limite largi de temperaturi (0-65 C) (0i de pH (2-9) (2Specificitate de substrat i de aciune (reacioneaz cu un substrat cataliznd un tip de reacie) Specificitatea este determinat de centrul activ al enzimei, complementar cu receptorul de pe substrat Nu se modific n cursul reaciei

I. II. III. -

Clasificarea en zimelor enz Constitutive (permanente) permanente) Inductive (adaptive), se sintetizeaz n prezena adaptive) substratului (ex.: lactaza) Represive, sinteza lor este inhibat de acumularea n exces a produsului reaciei catalizate prod Dup locul de aciune (exoenzime, endoenzime) endoenzime) Dup tipul reaciei catalizate (oxido-reductaze, hidrolaze, oxidotransferaze, liaze, izomeraze, ligaze ) ligaze) Dup impactul asupra ma/o Enzime metabolice Enzime de patogenitate, responsabile de modificri patogenitate, patologice ale esuturilor, celulelor ma/o : hialuronidaza, colagenaza, plasmocoagulaza, hemolizina, fibrinolizina, lecitinaza, proteaze, etc.

1.

2.

3.

4.

Importana practic a studierii enzimelor Rol n identificarea i clasificarea bacteriilor (enzimele determin activitatea biochimic specific a bacteriilor) Unele substane chimice, antibiotice interfereaz cu activitatea unor enzime, inhibnd creterea bacteriilor (tratament) Determinarea mecanismelor patogenezei infeciilor (unele enzime sunt responsabile de producerea leziunilor n esutul gazdei) Aplicarea industrial a enzimelor

1

2/8/2010

NUTRIIA BACTERIAN

Nutriia modalitile prin care bacteriile asimileaz din mediu substanele necesare pentru metabolism. Modul (tipul) de nutriie la bacterii este absorbtiv. absorbtiv. Nutrieni substane, soluiile crora pot traversa MCP pentru a fi antrenate n metabolismul celulei. Se obin din alimente prin solvire (sruri minerale, CO2, O2) sau dup o digestie prealabil (proteine, polizaharide, lipide). La bacterii digestia este extracelular (la bacteriile G- n spaiul periplasmic) G-

Nutrienii servesc n calitate de material de construcie i surs de energie pentru sinteza compuilor i meninerea vieii bacteriei. Transportul transmembranar 1. Difuzie simpl (conform gradientului de concentraie, fr utilizarea energiei): O2, CO2, acizi grai, nutrieni liposolubili

2. Difuzie facilitat (conform gradientului de concentraie) permite transportul transmembranar al moleculelor mari prin intermediul proteinelor de transport specifice - permeaze. permeaze. 3. Transport activ (contra gradientului de concentraie, necesit energie). Particip permeazele i alte proteine de transport specifice. Nutrienii nu suport modificri. 4. Translocaie substratul este modificat (ex.: fosforilat) n timpul transportului membranar; necesit energie

Substanele care au ptruns n citoplasm sunt descompuse de ctre enzimele bacteriene conform cilor metabolice proprii fiecrei specii bacteriene (ex.: EmbdenEmbdenMeyerhof, Entner-Doudoroff, ciclul Entnerpentozelor, ciclul Krebs, etc). Celula obine energie i precursori care vor fi antrenai n biosintez (anabolism). Excreia metaboliilor difuzie, proteine de transport, liza bacteriei

2

2/8/2010

Necesitile nutritive ale bacteriilor - Necesiti elementare , de baz: C, H, O, N n elementare, cantiti importante; S, P, Fe, Ca, Mg, K n importante; cantiti mici i urme de Co, Cu, Zn, Mo. Mo. Bacteriile prototrofe sunt capabile a-i realiza aintegral sinteza metaboliilor eseniali. - Necesiti specifice. Bacteriile auxotrofe specifice. Bacteriile solicit suplimentar compui organici preformai (factori de cretere), care nu pot fi cretere) sintetizai de bacterie (ex.: AA, baze purinice, pirimidinice, vitamine). Prezena lor n mediul de cultur este indispensabil creterii acestor bacterii.

Clasificarea bacteriilor dup sursa de carbon

-

-

-

Bacterii autotrofe utilizeaz CO2 ca unic surs de carbon (nepatogene) Bacterii heterotrofe utilizeaz carbonul din compuii organici (glucide, acizi grai, alcooli, etc) Bacteriile care utilizeaz materia organic moa moart sunt saprofite (reciclarea materiei organice) Bacteriile Bacteriile parazite (obligate, facultative) triesc pe contul organismelor vii, aducndu-le aducnduprejudicii Bacteriile patogene reprezint parazite care patogene reprezint parazite afecteaz grav gazda, provocnd maladie sau moarte. moarte.

-

Surse de azot AA sau acizi nucleici Sruri de amoniu, nitrii, azot atmosferic Surse de substane minerale: minerale: S - din AA, sulfuri, sulfai; P - din fosfai; fosfai; K, Mg, Ca, Na - din sruri minerale; Zn, Cu, Mn, Mo din ap

Clasificarea bacteriilor dup sursa de energie Bacterii fototrofe utilizeaz energia solar (fotosint) Bacterii chemotrofe folosesc energia degajat din reaciile chimice de oxido-reducere. Ele necesit un oxidosubstrat donor de hidrogen (e- i H+) i un substrat acceptor de hidrogen. n transfer particip hidrogen. transportori intermediari de electroni (lanul respirator, NAD, NADH, FAD, etc.) - Bacteriile chemolitotrofe donorul de H este o substan anorganic - Bacteriile chemoorganotrofe donorul de H este o substan organic (glucoza, lipide...) Bacteriile patogene sunt chemoorganotrofe

Mecanismele de obinere a energiei la chemoorganotrofe n funcie de acceptorul final de H : Respiraie aerob. Acceptorul final este aerob. oxigenul gazos. Implic lanul respirator de transport al electronilor asociat MCP. Produs final H2O sau H2O2 . Respiraie anaerob. Acceptori finali anaerob. compui anorganici (nitrat, sulfat, S). sulfat, S). Transportul de electroni prin lanul respirator. Produse finale nitritul, amoniacul, sulfura (n prezena O H2O2). prezen

Fermentaie. Fermentaie. Substratul organic este metabolizat fr intervenia unui agent oxidant extern. Const n procese de ox-red oxcare realizeaz numai o oxidare parial a substratului, donorul i acceptorul de H+ fiind substane organice. Astfel se ajunge de la un substrat mai redus la o molecul mai oxidat (ex.: fermentare lactic, fermentare alcoolic, acid mixt, acetoinic, etc). Fermentaia se poate desfura n prezena O2, dar fr intervenia acestuia.

3

2/8/2010

Conservarea energiei O parte din energia eliberat se pierde sub form de cldur sau poate fi utilizat direct sub form de energie electro-chimic (fpm) la electronivelul MCP (ex.: rotaia flagelilor, transport transmembranar) sau stocat n compui chimici macroergici bogai n energie: ATP (sintetizat prin fosforilare oxidativ sau fosforilare la substrat), fosfoenol-piruvat, substrat), fosfoenolacetilfosfat i acetil-CoA. acetiln procesele de respiraie se elimin mai mult energie dect din fermentaie (n glicoliz dintr-un dintrmol de glucoz - 38 moli ATP, prin fermentaie - 2 glucoz moli ATP, moli ATP). n procese de fermentare se formeaz ATP). deeuri rejetate de ctre celul.

I.

II.

III. IV.

Clasificarea bacteriilor dup sursele de energie i carbon Bacterii fotoautotrofe (energie solar, CO2) Bacterii fotoheterotrofe (en. sol., subst.org) Bacterii chemoautotrofe Bacterii chemoheterotrofe (chemolitoheterotrofe, chemoorganoheterotrofe) chemoorganoheterotrofe)

4

2/8/2010

CRETEREA I MULTIPLICAREA BACTERIILOR

-

Creterea mrirea coordonat a masei i volumului structurilor bacteriene ca rezultat al proceselor de sintez Multiplicarea creterea numrului de celule pe o unitate de suprafa sau de volum Diviziu Diviziune binar nmugurire (levuri, ciuperci levuriforme) Autoreproducere (virusuri) Spori (micete) Fragmentare (actinomicete)

Ciclul celular procesele care au loc de la formarea celulei pna la urmtoarea celulei p urm diviziune diviziune 1. Faza C replicarea ADN 2. Faza G de laten, segregarea cromozomilor 3. Faza D de diviziune, formarea septului Replicarea ADN depinde de masa critic a celulei, iar separarea cromozomilor i diviziunea intervin n momentul cnd celula atinge o lungime - limit

Perioada dintre 2 diviziuni reprezint timpul (perioada) de generaie (TG). Durata TG depinde de specie i de condiiile de cretere (condiii optime vitez maxim)Bacteria Escherichia coli Staphylococcus aureus Vibrio cholerae Mycobacterium tuberculosis TG in (min) 20-40 40 10 120-240 vitro TG in (ore) 5 3-5 2-3 24-48 vivo

5

2/8/2010

Creterea bacteriilor n laborator cultivare. cultivare. Se cultiv bacteriile pentru izolarea lor din medii naturale (prelevate patologice, alimente, ap, etc). Izolarea bacteriilor se realizeaz pentru: 1. Identificarea mi/o (scop de diagnostic) 2. Testarea sensibilitii lor fa de antibiotice Testar 3. Obinerea unor produi de biosintez (antibiotice, AA), bi