Capsula bacteriana si glicocalixul

Capsula bacteriana si glicocalixul

Capsula :

- alcatuita dintr-un strat vascos

- caracter accesoriu

- prezenta doar in anumite conditii de mediu

- grosimea variaza in functie de:

* conditiile de mediu,

* de concentratia de nutrienti a structurilor determinate genetic

* capacitatea de a dobandi capsula prin mutatie sau pierduta

- dupa grosime - microcapsula - grosime < 0,2 μm

- grosimea stratului capsular poate varia in aceeasi specie in functie de conditiile de mediu, de prezenta acestui material in:

* spatiul lichid - confera vascozitate

* spatiul solid - aspect umed lucios, mucoidic(cand e ridicat cu ansa)

Compozitia chimica:

-determinare genetica determina specificitatea biochimica si antigenica a cestui material, astfel ca proprietatile permit identificarea speciilor si a serotipilor bacteriene cu ajutorul reactiilor serologice

- polizaharidele capsulare, in functie de compozitie, la Pleurococus - 80 serotipuri capsulare si la E. coli tot 80

- dupa compozitia capsulei specificitatea pentru anumite gazde difera

Semnificatia biologica

- faptul ca bacteriile sintetizeaza materialul capsular numai cand cresc pe medii ce contin microorganisme demonstrand caracterul adaptativ.

- capsula nu face parte integrata din corpul bacteriei - structura accesorie ce rezulta din activitatea sa metabolica, iar indepartarea acestor structuri nu determina viabilitatea capsului.

Cand e prezenta ofera avantaje:

- protejeaza capsula bacteriana de efectul nociv al disecatiei, al uscaciunii si deshidratarii pentru ca e format din polizaharide = aspect lucios

- reprezinta un rezervor de nutrienti

- la bacteriile patogene : capsula - factor de virulenta

- favorizeaza aderenta celulelor bacteriene la substratul celular sensibil al gazdei

- rol antifagocitar - direct - impiedica aderenta la membrana fagocitarelor

- indirect - prin efectul chimiotactic negativ asupra fagocitelor

- in cazul bacteriilor din sol prezenta capsulei sta la baza formarii agregatelor solului

- la bacteriile capabile sa utilizeze hidrocarburi, in capsule sunt stocati agenti tensio-acvtivi biosulfanti - au capacitatea de a sparge firul de ulei in picaturi foarte fine

Homopolizaharide :

- DEXTRAN :

- monomeri legati prin leg 1-6

- producerea de Dextran - bacteria Leuconostoc nesenteroides

- bacterie ce contine sucul din fabr de zahar - produc pagube(proces de rafinare, indulcire scazuta)

- folosit ca medicament, ca inlocuitor de plasma dupa hemoragii al plagilor evita suprainfectarea acestora

CURDLAN:

- legaturi alfa 1-3

- in solutii apoase

- la caldura formeaza un gel elastic ireversibil nedegradabil pentru enzimele nedigerate

- utilizat ca aliment in dietele hipocalorice

Heteropolozaharide

XANTAN:

- producatoare de bacterii : Xanthomonas compestris

- contine acid uronic, maluronic, gluconic

- utilizat in industria alimentara, ca agent stabilizator la sucurile de fructe, producerea lactatelor, dulciuri, jeleuri

- utilizat in epurarea apelor uzate ca agent de flapurare

- in industria petroliera - recuperarea titeiului

Alginatii:

- producator tipic Pseudomonas

- in cosmetica(crme hidratante) arsuri, industria textila, alimentatia horticulara(tratarea arborilor, a stimularii radacinilor lor) pentru acoperirea brazilor de Craciun si favorizeaza mentinerea lor verzi

Capsula Glicocalix

- este o structura extraparietala, alcatuita din substante polizaharidice

- spre deosebire de capsula, structura este fibrilara - ca o masa de filamente, ca o pasta ce incojoara celulele bacteriene

- aceasta structura a fost descrisa la bacteriile gram negative fiind situate peste stratul de lipopolizaharide, ulterior descrisa si la bacteriile gram pozitive(la suprafata stratului de mureina)

- structura descrisa relativ tarziu pentru ca exista doar la bacteriile din mediul natural, prin cultivare se pierde aceasta structura are rol adaptativ

- este o structura neesentiala - prezenta sa confera avantaje celulei bacteriene(face parte din categoria adezinelor - structura ce mediaza aderenta celulelor bacteriene la diferite suprafata celulelor neanimiate) dar si intre ele - agregare

- este matricea biofilmelor structura care inglobeaza celulele unui biofilm

- a fost evidentiat prin ME - la toate bacteriile din mediul natural care colonizeaza diverse suprafete

- in mod deosebit a fost evidentiat si descris la specia de Streptococus care intra in structura placii dentare care reprezinta un ex tipic de biofilm bacterian. Astfel de specii sunt:

* Streptococcus mutans placa dentara

* Streptococcus gordonii

* Streptococcus salivarins

* Streptococcus metis

- speciile colonizatoare timpurie este Streptococcus mutans care are capacitatea de a sintetiza gluconii solubili(insolubili din zaharurile din dieta gazdei care intareste adeziunea celulelor bacteriene la suprafata dentara)

- ulterior adera si alte specii bacteriene - placa dentara devine un biofilm polispecific format prin coagregarea celulelor bacteriene

- specia de Streptococcus hidrolizeaza resturile alimentare acizi organici placa dentara reprezinta un factor de careogeneza, al bolii periodontale = considerata infectie polimicrobiana

- produc enzime noi

- capteaza ioni de Ca se durifica si se transforma in tartru dentar; placa bacteriana avanseaza in santul gingival si disloca gingia de suprafata dintelui

- ulterior alte specii sunt captate si devin componente ale placii bacteriene

* Bacterii gram negative : Porphyromonas gingincelis

- bacterii aerobe si anaerobe

- au structuri la lipopolizaharide factor inflamator puternic

- caria dentara este considerata o pandemie

- boala periodentara este din ce in ce mai frecventa(datorita stresului, dar factorul nr 1 - igiena defectioasa)

- datorita aderentei tartrul nu poate fi eliminat in totalitate in urma unui periaj puternic

Streptococcus epidermides

- specie omniprezenta pe suprafata tegumentelor, nepatogena

- poate fi implicata in infectii asociate utilizarii dispozitivelor mediului catetere - pot angrena de pe piele staphilococi ce patrund in organism prin slime = pelicula, biofilm

Glicocalixul a fost observat si in mediul natural, in mediul acvatic, pe suprafele plantelor, in sol. El contribuie la formarea agregatelor solului alaturi de alte structuri extraparietale.

Avantaje:

- aderenta la substrat

- protectie fata de factori antimicrobieni

- structura care stocheaza materia de rezerva din mediu sau din materia celulelor

- avand grupari electro - au capacitatea de a se hidrata

- au rol asimilator rasinilor schimbatoare de ioni

27. PILI si FIMBRII

- structuri fibirlare pericelulare(apendici filamentari)

- prezente mai ales la bacterii gram negative recent izolate din mediul natural

- latina - pilus = fir de par, fibria = franjuri

PILII

- apendici filamentari rigizi, neflagelari prezenti in nr relativ redus pe suprafata celulelor(1-10)

- sinteza lor este codificata de gene plasmodiale

- se mai numesc si pili de sex - plasmolidele F codifica sinteza la canale de conjugare - calea efectiv de transport de material genetic de la o bacterie donor la o bacterie receptor.

- se deosebesc de fimbrii prin structuri chimice(proteina numita polina) dar au pe suprafata lor receptori pentru anumite bacteriofagi

Semnificatie biologica

- este legata de particule la procesul de conjugare desi nu a fost evidentiata, exita o molecula de ARN in canalul pililor

- argumentul cel mai important este - intern = molecule ADN 2,5 nm

- extern = 15 nm

- capacitatea de a sintetiza piliimpoate fi pierduta prin mutatii si redobandita prin retromutatii

- gruparile cu bacterii stelate din solutie formeaza pili

FIMBRIILE:

- apendici filamentari neflagelari vizibil la ME

- structuri ridige codificate de gene cromozomiale

- desi au structura tubulara, nu sunt implicate in transferul de material genetic

- nu au receptori de fagi

- nr celulelor mai mare decat al pililor(100-1000 celule)

- sunt constituiti din fimbrilina - proteina specifica

- capacitatea de sinteza poate fi pierduta prin mutatie si redobandita prin retromutatie

- la bacteriile recent izolate din mediul natural

- lungimea este de 1 20μm, diametrul 3-15 nm

Semnificatie biologica

- confera celulelor o serie de avantaje biologice

- bacteriile din mediul natural - nr mai mare de fimbrii(celula este determinata de necesitatea de extindere a suprafetei celulelor pentru absorbtia nutrientilor in mediile oligotrofe)

- sunt frecvente la bacteriile acvatice - structuri de aderenta(pietre, roci, la suprafata plantelor acvatice)

- datorita fimbriilor bacteriile se pot lega unele de altele pelicule pe diverse suprafete(solide dar si in apele stangate, la suprafata lor)- Neuston

- la bacteriile patogene, fimbriile reprezinta o structura din categoria adezinelor care favorizeaza aderenta si fixarea celulelor bacteriene la nivelul unor receptori specifici. Astfel se evita eliminarea din organismul gazdei prin diferite mecanisme de aparare specifica ce alcatuiesc "rezistenta naturala" a organelor la agentii infectiosi

- factorii de aparare specifici(lizozim, anticorpi)

- au rol antifagocitar, opunandu-se la contactul cu membrana fagocitelor

- prezenta unui fenomen al variatiei de faza se schimba in anumite limite, chiar daca induc sinteza de anticorpi specifici acestia nu au rol protector pentru ca mereu bacteria trece la o alta forma

- antigenica de fimbrii care nu mai sunt recunoscuti de anticorpi

- sintetizati anterior - fenomen descris specific speciei Neisseria gonorrhoeae

- datorita variatei de faza incercarile de a produce vaccinuri antifimbrii au inregistrat esecuri pana azi, chiar si cand s-ar utiliza in producerea unui vaccin mai multe tulpini frecvent izolate

- variatia de faza este prezenta si la capsula. Ex: bact Klebsiella pneumoneae - enterobacterii infectii respiratorii oportuniste la pacienti cu capacitate de aparare mai scazute.

28. Notiunea de aderenta

In biologie este un concept de a impune functia mecanismelor de fixare fiind o etapa necesara majoritatea proceselor biologice, atat fiziologice cat si patologice

- agregare microbiana(a celulelor intre ele) - folosite ca modele de studiu pentru alte fenomene

- bacteriile aderente sunt fenotipic profund diferite de bacteriile aflate in suspensie, fiind mai rezistente in general, la conditiile de stress si mai eficiente metabolic.

1. Transport

2. Adeziune initiala

3. Legare

4. Colonizare

29. Biofilm

o comunitate sesila alcatuita din celule care sunt in mediul ireversibil atasate la un substrat, la interfata sau unele de altele care sunt inglobate intr-o matrice de substante polimerice extracelulare, produse de catre aceste celule si care prezinta un fenotip modificat in privinta ratei de crestere si a transcrierii genelor

31 Flagelul bacterian

Organite de locomotie filamentoase, tubulare, unice sau multiple celula care determina mobilitatea unor bacterii = bacterii flagelate (bacilii, spirilii, vibrionii)

- nu pot fi evidentiati la MO, decat indirect prin mobilitatea flagelilor si ingrosarea flagelilor

- la ME se evidentiaza flagelul cu arhitectura complexa

- flagelii PK diferiti de flagelii EK

- la bacterii flagelul - prot specifica = flagelina sintetizata de celulele bacteriene care se deplaseaza dinspre interior prin filamentul flagelului spre extremitatea flagelului printr-o simetrie helicala

Filament

carlig(articulatie universala)

corpusul bazal - bact. Gram poz - 2 discuri suprapuse

- bact Gram neg - 4 discuri

- toate discurile sunt strabatute de un ax central - presa cilindrica care la suprafata bacteriilor devine carlig si se continua cu filamentul

- flagelul bacteriilor la suprafata celulelor bacteriilor are o miscare foarte diferita de a cililor

EK(miscarea totatorie - de elice - caz unic in biologie

- nr flagelilor(celula ca si dispozitie, este variata)

- rotatia - sens orar si antiorar

Particularitate

- energia care pune in miscare flagelul; nu este ATP-ul(este forta proton-matrice)- chemoosmotica = flux de protoni membrana plasmatica care strabate atat spatiul dintre corpusculul bazal si membranal(unde exista protoni care graviteaza proteinele "mot" = motility)

- motilitatea bacteriilor nu se face la intamplare, actiunea flagelului

- motilitatea este asociata cu fenomenul de chemotaxie - deplasarea orientata depinde de gradientul chimic al diferitelor substante din mediu clasificate in 2 categorii

* atractante - impotriva grad de conc cu consum de energie

* repelente - indepartarea bacteriilor

- spre subst atractante - se reduce frecventa rostogolirii

- miscarea in linie dreapta este asigurata de msicarea in sens antiorar

- chemotaxia - raspunsuri senzoriale, actionate chimic, cu valoare adaptativa

- conditionata de prezenta chemoreceptorilor in membrana plasmatica

- bacteriile sunt capabile de prelucrare a informatiilor primite cand in mediu sunt anuale contradictorii

- bacteriile sunt dotate cu memorie primitiva- capabile de deplasare in directia imprimata de un stimul care nu mai e prezent in mediu

- la bacterii viteza de deplasare este f mare in raport cu alte organisme(viteza relativa raportata la lungimea corpului), bacteriile putandu-se deplasa cu 20, 40, 60

- flagelul bact au structura fragila intampina o rezistenta a mediului la frecare foarte mare

- viteza - bacteriile nu obosesc, dar viteza se mentine, este aceeasi

Functiile flagelului

- mobilitatea si chemotaxia au valoare adaptativa pt ca prin aceste structuri sunt convertiti stimuli senzorial in raspunsuri comportamentale

- la bacteriile patogene - flagelul este factor de rezistenta rol antifagocitar, favorizeaza strabaterea stratului de mucus se acopera suprafetele mucoase, favorizeaza aderenta celulelor bacteriologice la receptorii specifici

- Helicobacter pilori - org patogen al gastritelor, ulcer gastric - foarte rezistent la aciditate gastrica