Aspecte particulare de variabilitate morfologica. Afinitati tinctoriale

Aspecte particulare de variabilitate morfologica. Afinitati tinctoriale

La numeroase specii bacteriene se intalnesc frecvent aspecte de polimorfism, acestea fiind de regula mai accentuate in culturile vechi. In cazul cultivarii unor bacterii in conditii deosebite de mediu si viata pot lua insa nastere forme care se abat de la aspectele morfologice normale. De exemplu, la unele specii bacteriene cultivate pe medii care contin carbonat de litiu se pot intalni forme in Y, ramificate, filamentoase, globuloase etc. Asemenea aspecte, definite in general ca forme aberante ( monstruoase) , pot aparea si in alte conditii de mediu. Uneori pot lua nastere forme aberante de tipul unor plasmodii (sincitii sau symplaste), constituite din aglomerari de mai multe celule neseparate intre ele. Semnificatia biologica a formelor aberante este mai putin elucidata, unele fiind considerate ca expresie a unor procese degenerative, determinate de conditii de mediu si viata mai putin favorabile. Din contra, anumite aspecte de polimorfism sunt interpretate ca procese de variabilitate apartinand unui ciclu evolutiv complex. Se stie, de exemplu, ca unele bacterii cultivate pe medii care contin penicilina (sau in alte conditii) pot trece prin procese complexe de transformare si reorganizare morfologica, cunoscuta sub denumirea de "ciclu L". In cursul acestui ciclu iau nastere forme gigante, globuloase, care se pot fragmenta in formatiuni corpusculare sau granulare de dimensiuni foarte mici ( forme filtrabile) , din care pot rezulta ulterior forme bacteriene cu aspect normal sau forme globuloase.

Mod de grupare la bacterii

La majoritatea speciilor bacteriene celulele rezultate din diviziune se separa raspandindu-se uniform in mediu. In cazul unor bacterii acestea raman insa atasate una de alta, de o maniera care duce la formarea de grupari caracteristice. Ca urmare, modul de grupare constituie la unele specii un important criteriu taxonomic, de mare utilitate in lucrarile curente de diagnostic. Cele mai caracteristice modalitati de grupare sunt intalnite la coci, si anume: diplococii, tetradele, stafilococii si streptococii.

Diplococii (diplos=dublu) reprezinta cocii grupati cate doi. Gruparea este determinata de faptul ca fiecare celula bacteriana se divide totdeauna pe un singur plan, iar celulele fiice raman atasate in continuare realizandu-se astfel grupari caracteristice de cate doua celule sau inlantuiri scurte de asemenea diplococi. La unele specii, aranjamentul fata in fata a celor doi coci se face de o maniera caracteristica. De exemplu, Str. pneumoniae (pneumococul) are o forma lanceolata si se dispune totdeauna cu partea ascutita fata in fata, iar Neisseria gonorrhoeae (gonococul) are forma reniforma si se dispune totdeauna cu partea reniforma fata in fata.

Streptococii (streptos=lant) sunt coci dispusi intr-o inlantuire liniara, asemanatoare unui sirag de margele. Gruparea in lant este determinata de faptul ca toate celulele se divid pe acelasi plan si intr-o singura directie, ramanand apoi atasate una de alta.

Cocii care se grupeaza in acest fel formeaza in sistematica genul Streptococcus. Lungimea lanturilor variaza in anumite limite de la o specie la alta, unii streptococi se grupeaza frecvent in lanturi lungi, formate adeseori din cateva zeci de coci, in timp ce altii se grupeaza obisnuit in lanturi mai scurte, formate uneori numai din cateva celule. Lungimea lanturilor este in parte conditionata de mediul in care au fost cultivati germenii si de natura materialului patologic. De exemplu, Streptococcus equi, care produce gurma la cal, se gaseste in puroiul recoltat din abcesele gurmoase sub forma de lanturi foarte lungi. Din contra, in sangele si organele animalelor moarte de septicemie streptococica, se intalnesc obisnuit coci izolati sau grupari constituite doar din cateva elemente. In culturile pe medii lichide lanturile sunt de regula mult mai lungi decat in culturile dezvoltate pe suprafata mediilor semilichide (geloza cu ser).

Gruparea in tetrada (tetra = patru) este alcatuita din cate patru coci dispusi intr-un aranjament regulat (sau in gramezi constituite din mai multe tetrade). Asemenea formatiuni sunt consecinta faptului ca germenii se divid succesiv totdeauna pe doua planuri perpendiculare, ramanand apoi atasati in grupari de patru sau multiplu de patru. Speciile care se grupeaza in acest mod formeaza in sistematica genul Tetragenus.

Gruparea in octada se caracterizeaza prin constituirea de grupari formate din opt coci dispusi intr-un aranjament cubic: patru intr-un prim plan si alti patru intr-un plan profund si simetric. Formarea de octade este determinata de faptul ca diviziunea celulelor se produce succesiv totdeauna pe trei planuri perpendiculare, orientate in cele trei directii ale spatiului. Speciile care se grupeaza astfel formeaza in sistematica genul Sarcina.

Gruparea in gramezi neregulate (staphylos) este caracteristica stafilococilor, care se grupeaza in gramezi neregulate, mai mari sau mai mici, asemanatoare unor ciorchini de strugure. Gruparea este determinata de faptul ca celulele se divid pe diverse planuri si directii, ramanand apoi atasate in gramezi fara un aranjament caracteristic. Marimea gramezilor variaza in raport cu mediul in care germenii au fost cultivati. Cocii care se grupeaza in acest mod formeaza in sistematica genul Staphylococcus.

La bacili se pot intalni modalitati de grupare mai mult sau mai putin caracteristice cum sunt: diplobacilii, streptobacilii, gruparea in palisada etc.

Diplobacilii sunt grupari formate din cate doi bacili dispusi cap la cap. Aranjamentul este dat de faptul ca cele doua celule rezultate din diviziune raman atasate una de alta. In cazul bacilului rujetului formatiunile diplobacilare au aspect caracteristic, germenii dispunandu-se de regula in unghi obtuz, asemanator literei V.

Streptobacilii sunt grupari constituite din mai multi bacili dispusi cap la cap, intr-un aranjament liniar, formand astfel o insiruire de germeni in lant. Lungimea lanturilor este variabila, in functie de mediul in care germenii au fost cultivati sau de materialul patologic in care se gasesc. Acest mod de grupare este caracteristic pentru Bacillus anthracis, care in culturile pe medii artificiale se gaseste frecvent dispus in lanturi uneori foarte lungi. Din contra, in frotiurile facute din sangele si organele animalelor moarte de antrax, germenii se gasesc izolati sau grupati in lanturi scurte, formate din cel mult cateva elemente.

Gruparea in "grilaj" sau "palisada" este intalnita la germenii din genurile Mycobacterium si Corynebacterium, fiind caracterizata prin dispunerea mai multor bacili intr-un aranjament paralel, asemanator degetelor de la o manusa sau a scandurilor dintr-un gard. Aranjamentul este dat de faptul ca bacilii rezultati din diviziuni succesive sufera un proces de basculare de 180 de grade in jurul peretelui de septare, celulele fiice luand astfel o pozitie paralela.

Dimensiunile

Bacteriile au dimensiuni de ordinul micronilor, cuprinse intre limite de 0,1-15 μm. Desi sunt supuse unor procese largi de variabilitate, dimensiunile fiecarei specii se incadreaza in limite determinate genetic, constituind un important criteriu de diagnostic. De exemplu, diametrul celor mai mici coci oscileaza in jurul valorii de 0,6 μm, iar la cocii mai mari in jurul a 1,2 - 1,5 μm.

La bacili se apreciaza lungimea si grosimea. Cei mai mici bacili, cum sunt cei din genul Brucella, au grosimea de aproximativ 0,1μm si lungimea in jur de 0,3 μm. Acestia au dimensiunile apropiate de limita vizibilitatii cu microscopul optic. Una din cele mai mari specii bacteriene patogene este Clostridium septicum, care are dimensiunile medii de 1/10 μm. Intre bacteriile de putrefactie se intalnesc germeni cu dimensiuni mai mari. Astfel, Clostridium putrefaciens atinge o lungime de pana la 15μm. Spirochetele au o grosime mica (0,25 - 0,3 μm), dar o lungime apreciabila (6 - 20 μm).

In cursul unor procese de variabilitate dimensiunile pot suferi modificari importante. Formele aberante, globuloase au dimensiuni gigante, in timp ce formele granulare rezultate in urma fragmentarii acestora in timpul cursului evolutiv, au dimensiuni extrem de mici, fiind adesea filtrabile.

Volumul, greutatea si densitatea

In raport cu dimensiunile pe care le au, volumul si greutatea bacteriilor sunt foarte mici. Spre exemplu, un coc mare, cu diametrul de 1,2 μm, are un volum de 10^-12 cm³ si o greutate de 1,1 x 10^-12g.

Densitatea bacteriilor oscileaza de regula in jurul valorii de 1,1. De aceea, acestea sedimenteaza cand sunt suspendate in mediile lichide cu o densitate mai mica.ceasta caracteristica este si ea supusa variabilitatii naturale. Bacillus subtilis, care este un germen strict aerob, cultivat in bulion are o densitate mai mica de 1, ceea ce-i permite sa se dezvolte sub forma de pelicula la suprafata mediului lichid. Acelasi germen cultivat pe suprafata gelozei are o densitate mai mare de 1. Aceasta denota posibilitatea de variabilitate adaptativa a densitatii celulei bacteriene in functie de conditiile de viata oferite de mediu.

Afinitati tinctoriale

Bacteriile manifesta o aviditate pronuntata pentru colorantii bazici: albastru de metilen, albastru de toluidina, cristal violet, fuxina bazica etc. Colorarea se caracterizeaza prin fixarea rapida, intensa si uniforma a colorantului pe suprafata celulei bacteriene care apare de regula colorata omogen. Din aceasta cauza, prin mijloacele uzuale de colorare si investigatie optica, in celula bacteriana nu este posibila evidentierea prezentei unor organite citoplasmatice sau a aparatului nuclear.

Nu toate speciile bacteriene se comporta identic fata de aceiasi coloranti si metode de colorare, mai ales in privinta intensitatii cu care fixeaza si retin colorantii. Aceste deosebiri de comportament sunt definite ca afinitati tinctoriale. Prin mijlocirea lor, lumea bacteriana poate fi impartita in mai multe grupe importante pentru taxonomie, dar si pentru lucrarile curente de identificare a diferitelor specii bacteriene.

In vederea evidentierii principalelor afinitati tinctoriale ale bacteriilor se utilizeaza, de regula, doua metode de colorare: Gram si Ziehl-Neelsen.

Metoda Gram permite impartirea lumii bacteriene in doua mari grupe: bacterii Gram pozitive, care se coloreaza in albastru si bacterii Gram negative, care se coloreaza in rosu.

Metoda Ziehl-Neelsen evidentiaza bacteriile acido-rezistente si imparte lumea bacteriana in doua categorii: bacterii acido-alcoolo-rezistente, care se coloreaza in rosu si bacterii neacido-alcoolo-rezistente, care se coloreaza in albastru.

In scopul evidentierii unor caracteristici tinctoriale particulare ale unor specii se recurge la alte metode speciale de colorare.

Evidentierea afinitatilor tinctoriale are utilitate practica, in lucrarile de identificare, dar si semnificatie taxonomica, intre grupe de bacterii cu afinitati tinctoriale diferite observandu-se si alte caracteristici distinctive. Majoritatea bacteriilor Gram pozitive sunt mult mai sensibile la actiunea toxica a colorantilor bazici de anilina (cristal violet), precum si la penicilina si alte cateva antibiotice, in timp ce bacteriile Gram negative au o rezistenta remarcabila fata de acestea.

Cauzele care determina Gram pozitivitatea si Gram negativitatea sunt multiple, procesul de colorara fiind in esenta un fenomen fizic si coloido-chimic complex. Aviditatea diferita fata de acelasi colorant se datoreaza in principal deosebirilor de pH mediului endocelular. Bacteriile Gram negative au pH-ul endocelular in jur de 5, iar cele Gram pozitive in jur de 2, ceea ce face ca acestea sa aiba o aviditate mai mare fata de colorantii bazici, respectiv fata de violetul de gentiana.

In determinarea afinitatilor tinctoriale intervin si alti factori legati de natura componentelor endocelulare si mai ales de deosebirile de structura morfochimica ale peretilor celulari si membranei citoplasmatice. Gram pozitivitatea este in dependenta si de starea fiziologica a celulei bacteriene. Aceasta, pe masura ce imbatraneste isi pierde partial afinitatile tinctoriale caracteristice, devenind treptat Gram-labila.

Acido-alcoolo-rezistenta este si ea datorata unor deosebiri de structura morfochimica a peretelui celular. Penetratia mai dificila a colorantului in celula si rezistenta la decolorare cu acizi diluati si alcool se datoreaza ceridelor si lipoproteinelor existente in cantitati mari in peretele celular al bacteriilor acido-rezistente.

Se poate afirma ca afinitatile tinctoriale ale bacteriilor au o mare semnificatie biologica, iar metodele de colorare utilizate sunt veritabile mijloace de investigatie citochimica, de mare utilitate practica.