7/22/2019 Genetica Fact Patog-
1/56
Genetica bacterian
studiaz ereditatea i variabilitatea la bacterii;
suportul material al ereditii este reprezentat degenomul bacterian, suma genelor unui
microorganism;
gena constituie unitatea funcional de baz ainformaiei genetice;
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
2/56
Genetica bacterian
genomul bacterian este reprezentat de
- ADN cromozomal(include gene eseniale)- ADN plasmidic(conine gene care codific caractere de
tulpin);genotip= totalitatea informaiei nscris n genomul
bacterian;
fenotip= suma caracterelor observabile consecutivinteraciunii genotipului cu mediul ambiant.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
3/56
Fenomenul de variabilitate genotipic
- modificare brusc, transmisibil la descendeni aunuia sau a mai multor caractere prin doumecanisme
mutaia
transferul de ADNde la un donor la unacceptor.
Variaia fenotipic
- indus de interaciunea genomului cu factori demediu;
- este reversibil i nu se transmite ereditar;- are la baz controlul transcripiei genelor n ARNmi traducerii n sinteza proteinelor, prin inducia saurepresia acestora.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
4/56
Mutaia
reprezint o modificare n secvena nucleotidelorntr-o gen, datorit unei erori n cursul replicrii;
eveniment rar, spontan i imprevizibil;
mutaiile acumulate de-alungul a miliarde de ani,sub efectul seleciei naturale, explic evoluiaspeciilor;
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
5/56
Mutaia
noile gene aprute prin mutaie se numesc alelei ocup acelai locusgenetic ca gena de origine;
mecanisme moleculare ale mutaiei- substituiaunei perechi de baze printr-o alt
pereche, cu nlocuirea unui codon printr-un alt
codon
- inseriasau deleiauneia sau a mai multorbaze, cu decalarea citirii mesajului genetic.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
6/56
Rata mutaiei= probabilitatea de apariie
spontan a unei mutaii ntr-o populaie bacterian; rata mutaiei este foarte sczut (10-710-9) dar
poate crete n prezena unor ageni mutageni(chimici saufizici).
Frecvena mutaiei=proporia unui anumitmutant ntr-o populaie bacterian;
frecvena mutantului poate crete ca urmare a
seleciei- relative(mutantul are un timp de generaie mai scurt)- absolute(prin prezena unui factor de mediu favorabil
mutantului, dar defavorabil restului populaiei).
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
7/56
Mutaii bacteriene observate n laborator:
mutaii privind morfologia coloniei bacteriene(variaia S R);
mutaii nutriionale (mutani auxotrofivezi LP);
mutaii care duc la pierderea unor factori depatogenitate (mutani aviruleni la S.pneumoniaecare i-
aupierdut capsula);
mutaii care conduc la apariia fenomenului derezisten la antibiotice (att ADN cromozomic ct icel plasmidic poate fi sediul unor asemenea mutaii).
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
8/56
Transferul genetic
se realileazn sens unic, de la o bacterie donor launa receptor;
exogenot= materialul genetic transferat; endogenot= materialul genetic propriu;
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
9/56
Transferul genetic
evoluia exogenotului n celula receptor
- recombinare: alinierea secvenelor cu omologie structural,urmat de substiutirea uneia sau mai multor gene ntre exo- iendogenot;
- integraren genomul bacteriei receptor(transpozoni, fagi);- meninerea n poziie extracromozomaldac este un
replicon (plasmide, fagi);- supus aciunii endonucleazelor de restricie(informaie genetic pierdut).
Replicon: cel mai scurt fragment de ADN sau ARN capabil de replicare
independent ntr-o celul.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
10/56
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
11/56
Mecanisme de transfer al exogenotului
I. Transformarea
- bacteria acceptoreste capabil s primeasc
ADN exogenprovenit din mediu, de la bacteriimoarte (stare de competen);
- exogenotul trebuie s prezinte o structurbicatenar i s reprezinte nu mai mult de 1% din
mrimea genomului bacterian;- fenomenul a fost descoperit prin experimentri pe
oarece cu S.pneumoniae,n 1928, i explicat
dup dou decenii mai trziu.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
12/56
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
13/56
II.Transducia
- transfer de ADN bacterian prin intermediulbacteriofagilor transductori;
- exist dou tipuri de transducie generalizat(transfer aleatoral unui fragment dingenomul bacterian);
specializat(transfer de gene local izaten cromozomulbacterian n vecintatea locului de integrareaprofagului).
Profag: exist ca replicon sau episom
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
14/56
Conversia lizogen
Conversie lizogen = informaie geneticadiional, de origine fagic, avnd asemnri cutransducia specializat (toxigeneza tulpinilor de
Corynebacterium diphtheriae, Streptococcuspyogenesetc).
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
15/56
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
16/56
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
17/56
III. Conjugare
- transfer genetic consecutiv contactului fizic ntredou bacterii cu polaritate sexual diferit;
-bacteria donor(sex masculin) posed unplasmid conjugativ (factorul F+) cu gene care
codific sinteza de pili sexuali, prin care se
ataeaz la receptori specifici de pe suprafaa
unei celule receptor ( F-, de sex feminin);
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
18/56
Pil sexual
http://www.cu.lu/labext/rcms/cppe/membrane/mcap.html7/22/2019 Genetica Fact Patog-
19/56
Pil sexual (E. coli)
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
20/56
III. Conjugare
- retragerea pililor aduce cele dou celule n contact,prin puntea citoplasmatic care se stabilete,urmnd s fie transferat ADN ul plasmidic;
- consecutiv acestui tip de conjugare rezult doucelule F(+);
- plasmidul F poate purta gene adiionale (ex. gene de
Rla antibiotice) care pot fi transferate;
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
21/56
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
22/56
III. Conjugare
- plasmidul F integrat n cromozom poate conduce la
transfer de gene cromozomale (ntre o bacterieHfr-high frequency of recombination -i una F(-));
- transferul incepe din vecintatea locului de inserieal plasmidului F , care este ul timul transferat;
- cel mai frecvent bacteria receptor ramne F(-)deoarece nu se transefer i factorul F;
- transferul de ADN la bacterii gram-pozitive estecontrolat de feromoni sexuali (molecule desuprafa prin care celulele bacteriene ader ntreele).
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
23/56
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
24/56
Elemente genetice transpozabile
reprezint segmente de ADN capabile sse excizeze i apoi s se insere n acelaireplicon (cromozom sau plasmid) sau n
unul diferit, putnd determina blocarea
expresiei unei gene n care se inser(factor mutagen);
are loc cu intervenia unei enzime,transpozaza, fr s fie necesar omologiagenetic.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
25/56
Elemente genetice transpozabile
Tipuri de elemente transpozabile:
secvene de inserie(SI) constituite dingena care codific transpozaza, flancatde repetri inversate, a 20-40 perechi debaze;
transpozoni, care posed n regiuneacentral una sau mai multe gene carecodific anumite caractere (ex. rezistenala antibiotice), flancate de SI.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
26/56
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
27/56
Patogenitatea bacteriilor
Patogenitate= ansamblul proprietilor biologice
ale unui microorganism care i permit s determinembolnvirea gazdei.
Clasificarea bacteriilor n raport de patogenitate
-nepatogene(prezena lor nu determin mbolnviri);
-nalt patogenesau patogene primare(determincel mai frecvent mbolnviri la gazda normoreactivdar lipsit de aprare specific);
- condiionat patogenesau oportuniste(prezentepe suprafeele de nveli, pot determina mbolnviricnd:
apar disfuncii ale barierelor de aprare antimicrobian
variaia genetic le confer factori de patogenitate).
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
28/56
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
29/56
Atributele majore ale unei bacterii
patogene
transmisibilitatea= posibilitatea de a trece dela o gazd la alta;
infectivitatea= abilitatea de a ptrunde, de a
persista prin depirea sau neutralizarea
barierelor i mecanismelor antimicrobiene, de
a se multiplica i de a invada organismul
gazdei;
virulena= capacitatea microorganismului dea vtma gazda.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
30/56
I. Transmisibilitateaconferitde:
- prezena endosporilorcare asigur indefinitsupravieuirea n condiii nefavorabile (speciiBacillusi Clostridium);
- rezistena la condiii de desicaie/uscciune(Mycobacterium tuberculosis,Staphylococcus aureus,
Corynebacterium diphtheriaeetc);
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
31/56
I. Transmisibilitateaconferitde:
- supravieuirea i chiar multiplicarea n medii umede,minimale nutritiv (specii din familia
EnterobacteriaceaesauPseudomonas aeruginosa);
- adaptarea la transmiterea direct (ex. transmiteresexual) sau prin vectori biologici (artropodehematofage) n cazul speciilor extrem de fragile n
mediul extern (Neisseria gonorrhoeae, Treponema
pallidum, respectiv speciiRickettsia, Borrelia).
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
32/56
II. Infectivitatea
1. Depirea barierelor externe de aprare
- discontinuiti ale tegumentului;- discontinuiti ale stratului de mucus (plcile Peyer);- producere de neuraminidaz (hidroliza stratului de
mucus);- forma spiralat i mobilitatea (Vibrio cholerae,Helicobacter pylori, Campylobacter jejuni);
- producere de ureaz (neutralizeaz bariera acidgastric , ex.Helicobacter pylori, H. heilmannii);
- sinteza de bacteriocine (afecteaz bariera biologic asuprafeelor).
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
33/56
2. Meninerea prin aderare la suprafeele de
nveli
- necesit participarea a doi factori: adezinsau ligantcomponente macromoleculare pe
suprafaa celulei bacteriene,
receptori celulariprezeni pe suprafaa celulelor gazdei;
- adezinele i receptorii interacioneaz n manier complementari specific;
- confer rezisten la splarea mecanic (prin secreii sau excrete)sau prin micri peristaltice;
- structuri de suprafa cu rol de liganzi: fimbrii, glicocalix,proteine de suprafa (proteina M, proteina F), acizi teichoici ilipoteichoici.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
34/56
Adhesion
adhesin
EPITHELIUM
receptor
BACTERIUM
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
35/56
S. pyogenes
fibronectin
F-protein
lipoteichoic acid
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
36/56
Tulpini uropatogene
(E. coli- prezint pili)
Absena pililor
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
37/56
Absena pililor
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
38/56
3. Invazia majoritatea bacteriilor iexercit efectul patogen prin
invaziaesuturilor, precedat de aderarea la suprafaamucoaselor;
invazia poate fi din:
- aproape n aproape,
- pe cale limfatic sau
- hematogen;
bacteriile invazive sunt capabile s penetreze n celulele
nefagocitare prin endocitoz, graie unor proteine de suprafainvazine;
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
39/56
3. Invazia
unele bacterii posed: factori de difuziune(hialuronidaz,colagenaz, fibrinolizine), exoenzimecare degradeaz esutulconjuctiv care se opune invaziei (ciment intercelular,
membran bazal, depozite de fibrin, fascii).
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
40/56
4. Supravieuirea n organismul gazdei
- protecia fa de fagocite i complementprin: inhibarea chemotaxiei fagocitelor i uneori a producerii ieliberrii lor din mduva hematogen;
sinteza de polizaharide capsulare;
supravieuirea i multiplicarea n celulele fagocitare; liza celulelor fagocitare (prin leucocidine);
- eludarea supravegher i i imune: variaia antigenic;
identitatea antigenic cu celulele gazdei; diversitatea antigenic; localizarea nsitus-uri privilegiate anatomic sau celular; supresia rspunsului imun.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
41/56
5. Achiziia de nutrieni
- necesarul de Fe n medii feriprive este asigurat prin: sinteza de siderofori (enterochelin, aerobactin);
legarea transferinei saulactoferineila receptori de pesuprafa bacteriei;
reducerea Fe fericn Fe feros.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
42/56
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
43/56
III. Virulena
- reprezint capacitatea microorganismelor de avtma gazda;
- este un atribut de tulpin cuantificabil (DLM; DL50);- condiii majore pentru recunoaterea unuiconstituient celular ca factor de virulen (postulatelemoleculare Koch)
- genele de virulen sunt cel mai frecvent prezente peelemente genetice mobile(plasmide, fagi,transpozoni).
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
44/56
Postulatele moleculare Koch:
factorul de virulen este prezent numai la tulpinilevirulente;
inactivarea prin mutaie a genei care-l codific duce lapierderea virulenei;
reversia la gena slbatic restaureaz virulena;
produsul genei induce, de regul, un rspuns imunprotector;
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
45/56
Mecanisme de lezare a gazdei
- mecanisme directe
exotoxine, produse de metabolism bacterian denatur proteic, eliberate n mediul extracelularatt de bacterii gram-pozitive ct i gram-negative;
endotoxine, prezente numai la bacterii gram-negative, eliberate numai n momentul lizei celulei
bacteriene;
agresine, exoenzime capabile s determine alterri
tisulare.- mecanisme indirecte
reacii de sensibilizare de tip II, III sau IV(Coombs i Gell)vezi Imunologia
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
46/56
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
47/56
Proprieti comparative
exotoxine endotoxine
- n general termolabile - termostabile- intens antigenice - slab antigenice
- pot fi transformate n anatoxine - nu pot fi
transformate- DLM ng/Kg corp - DLM g/Kg corp
- aciune specific (enterotoxine, - aciune nespecificneurotoxine, citotoxine) (febr, leucopenie
urmatde leucocitoz,CID, oc endotoxinic)
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
48/56
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
49/56
Clasificarea exotoxinelor- citolitice
atac fosfolipide din membrana citoplasmatic(fosfolipaze);
creaz pori prin membrana celular (hemolizine,leucocidine).
- bipartite, constituite din dou subuniti
subunitaea Bpermite legarea toxinei la un receptor celular subunitatea A, cu proprieti enzimatice, ptrunde n
celul acionnd asupra unor inte moleculare.- superantigene
activeaz limfocitele T prin legare simultan la receptori depe suprafaa acestora i la CMH clas II de pe suprafaamacrofagelor
este stimulat eliberarea unor mari cantiti de limfokine,mediatorii fenomenelor morbide.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
50/56
Proteases Phospholipases Detergent-like action
Membrane damaging exotoxins
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
51/56
A-B toxins
ActiveBinding
A
Cell surface
B
Toxina tetatnic tip AB
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
52/56
Toxina tetatnic tip ABInhib acidul -aminobutiric
(influxul nervos nu mai este blocatneuronii motori sunt stimulai n
excescontracturi spastice ale musculaturii striate)
S i
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
53/56
Superantigene
activeaz limfocitele T prin legare simultan lareceptori de pe suprafaa acestora i la CMH clasII de pe suprafaa macrofagelor
este stimulat eliberarea unor mari cantiti delimfokine, mediatorii fenomenelor morbide.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
54/56
Efecte biologice ale endotoxinelor
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
55/56
Efecte biologice ale endotoxinelor
- activarea complementului pe cale alternativ cu stimularea
procesului inflamator;- fixarea pe suprafaa macrofagelor, cu eliberare de de citokine(IL-1, IL-6, IL-8, FNT etc), mediatori ai inflamaiei i oculuiendotoxic;
- activarea unor factori ai coagulrii, care conduce la CID;
- activarea plasminei, cu apariia de hemoragii;- fixarea pe celule endoteliale cu, creterea permeabilitiivasculare.
n infecii cu bacterii gram-pozitive sau a.a.r., peptidoglicanul,
acizii teichoici i respectiv arabinogalactanul pot determinaefecte endotoxin-like.
7/22/2019 Genetica Fact Patog-
56/56