3
3.1 MORFOLOGIA BACTERIILOR
Dimensiunile bacteriilor variaz destul de mult ntre specii,
chiar dac aceast variaie se cantoneaz n domeniul microscopiei
optice i electronice. Dac n medie, dimensiunile oscileaz ntre
0,5-1m x 3-6m, bacteriile mari pot ajunge la 10-20 m lungime, unele
sulfobacterii (Beggiatoa alba) - au 50 m,Achromatium oxaliferumare
100 m n lungime, iar unele spirochete pot atinge i 250 m. Cele mai
mici procariote cunoscute snt bacteriile din grupa micoplasmelor.
Snt cunoscute specii de micoplasme cu diametru celulei de 0,1-0,15
m. Cunoscnd dimensiunile moleculelor se poate de calculat c ntr-o
celul cu diametru 0,15 m se pot conine circa 1200 molecule de
proteine capabile s execute circa 100 reacii enzimatice. Contitatea
tioretic minim de macromolecule necesare supraveuirii unei celule
este de 50. Astfel n grupa micoplasmelor se gsesc specii care au
dimensiuni aproape de minimil teoretic.
Cele mai mici bacterii se suprapun, ca dimensiune, virusurilor
mari, iar cele mai mari depesc mrimea celor mai mici protiste
eucariote. Sub acest aspect dimensiunea bacteriilor nu poate fi
luat ca un criteriu absolut de discriminare fa de celelalte entiti
microscopice, dei ca valori medii bacteriile se situeaz clar ntre
virusuri i microorganismele eucariote
Dac ncercm s nalizm reprezentani ai microorganismelor de
diferite dimensiuni, observm o dependen a complexitii structurale
de dimensiunile celulei. Dimensiunile minime snt mrginite de
pachetul de enzime care sint strict necesare existenei independente
a individului. Pragul de sus a dimensiunilor microorganismelor este
limitat de relaia dintre volumul celulei i suprafaa ei. Odat cu
cretere dimensiunilor celulei suprafaa crete n progresie aritmetic
(X2) iar voluml n progresie geometric (X3), deacea raportul dintre
aceste dou mrimi se deplaseaz considerabil (odata cu creterea
celulei) spre volum.
Raportul dintre suprafaa celulei i volum reprezint o
caracteristic foarte important n lumea bacteriilor. Datorit
dimensiunilor microscopice, acest raport este mult mai mare dect la
microorganismele eucariote i metazoare. Raportul foarte mare dintre
suprafa i volum are o importan deosebit pentru favorizarea
metabolismului celular. Circulaia substanelor ntre mediu i celul se
face cu mare rapiditate n cazul microorganismelor, datorit
volumului redus al acestora n comparaie cu suprafaa de contact
reprezentat de peretele celular. n lipsa unor structuri interne de
transport a substanelor, chiar i a curenilor citoplasmatici prezeni
la celulele eucariote, dimensiunile bacteriilor nu pot depi o
anumit limit maxim, care s permit aprovizionarea cu substane
necesare proceselor metabolice normale i eliminarea produilor de
metabolism.
n microbiologie cel mai des se folosesc urmtoarele dimensiuni: 1
milimetru (mm) = 103micrometri (m) = 106nanometri (nm) =
107angstrem ()
Forma celulelor procariote se studiaz pe mediile de cultur i mai
puin pe probele prelevate din mediile naturale. Deoarece condiiile
de cultur se modific n timp, putnd cauza apariia unor forme
aberante, observaiile asupra morfologiei celulelor bacteriene se
fac numai pe culturi tinere (proaspete).
Marea diversitate a lumii bacteriene poate fi grupat n
urmtoarele tipuri morfologice: sferice, cilindrice, spiralate,
filamentoase, ptrate i stelate.
1. 1.Bacteriile sferice.n terminologia curent aceste bacterii
poart numele de coci. Ele au o form sferic, ovoid, elipsoidal,
reniform, uneori neregulat sau parial poliedric. n marea majoritate
a cazurilor diametrele sunt aproape egale. Prin diviziuni repetate
ale celulelor rezult populaii de bacterii care se individualizeaz
dup planurile de
diviziune i modul de asociere n urmtoarele subtipuri
morfologice:
a.Cocul simplusauizolat, la care celulele rezultate din
diviziune rmn independente. (1)
1. b.Diplococulrezult prin diviziunea celulelor dup un singur
plan, celulele fiice grupndu-se cte dou.(2)
2. c.Streptococulla care diviziunea se face de asemeneadup un
singur plan, dar celulele rezultate rmn legate, formnd lanuri de
lungimi variabile. (4)
3. d.Tetradase formeaz prin diviziunea unei celule dup dou
planuri perpendiculare, din care rezult o grupare alctuit din patru
celule. Ea mai poart i denumirea de tetracoc. (3)
4. e.Sarcinaapare n urma unor diviziuni repetate n trei planuri
perpendiculare ntre ele. Rezult o grupare n form de cuburi sau
pachete. (3)
5. f.Stafilococulla care planurile succesive de diviziune sunt
supuse n cteva direcii iar organismele rezultate se grupeaz
neregulat, sub form de ciorchine. (5)
2. Bacteriile cilindrice.Au form de bastona i sunt cunoscute mai
ales sub denumirea de bacili (6). Raportul dintre cele dou axe
variaz foarte mult, unele bacterii lund un aspect aproape
filamentos iar altele apropiindu-se de forma sferic-oval, fiind
numite din acest motiv cocobacili.
Bacilii pot fi drepi sau uor ncurbai la mijloc sau una dintre
extremiti, avnd capete tiate drept, rotungit sau ascuit.
Diviziunea bacililor are loc dup un singur plan, trasversal pe
axul longitudinal. Dup diviziune celulele pot rmne izolate sau se
grupeaz cte dou, formnd diplobacili, sau n lanuri de diferite
lungimi, formnd streptobacili.
La unele specii dup diviziune celulele formeaz o structur numit
palisad, asemntoare cu scndurile unui gard. Aezarea lor rezult
dintr-o micare de basculare a celulei fiice, avnd punct de sprijin
peretele transvers format prin diviziune.
3. Bacteriile spiralate sau elicoidale.Exist trei subtipuri
morfologice de bacterii spiralate, n funcie de numrul de spire i
flexibilitatea peretelui celular.
1. Vibrionul,la care celula este nvrtit ntr-o singur spir, lund
aspectul de virgul. n cursul diviziunii celula fiic rezultat este
poziionat cu spirala n sens opus fa de celula mam, putnd crea
aparena unui spiril dac cele dou celule nu se separ. (8)
2. Spirilii adevrai,care au mai multe spire i un perete celular
rigid, ceea ce le confer stabilitate morfologic i dimensional.
(7)
3. Spirocheta,alctuit de asemenea din mai multe spire, dar cu
perete elastic, ceea ce le asigur o mare flexibilitate, permind
contractarea i relaxarea necesare pentru imprimarea unei deplasri
active din mediu. (7)
4. Bacteriile filamentoase. (11)Prototipul acestor bacterii l
reprezint actinomicetele, microorganisme foarte asemntoare cu
fungii sub raport morfologic. Ele formeaz numeroase hife cu tendin
de ramificare, ceea ce le confer aspect de miceliu. n aceast
categorie se pot include i unele specii de bacterii bacilare.
n ultimul timp n afar de formele clasice au fost puse n eviden
diverse forme de bacterii ntlnite mai rar n diverse medii. Unele
bacterii au forma de inele (9) inchise sau deschise n dependen de
vrst, altele snt vermiforme (11). Procariotele care se nmulesc prin
inmugurire au de la 1 la 8 excrescene celulare prosteci (10).
Bacterii ptrate, eu fost puse n eviden n probe de ap prelevate din
apa hipersalin a unor bli din Peninsula Sinai. Cercetri recente au
descoperit existena unor bacterii cu form de stea(12), care se
nmulesc prin sciziparitate. Ele au fost ncadrate n genulStella3.2
POZIIA MICROORGANISMELOR N SISTEMATICA LUMII VII
ncepnd de la Aristotel (384-322 .e.n.), care primul a ncercat s
sistematizeze organismele cunoscute pe atunci, majoritatea
savanilor mpreau organismele vii n 2 regnuri plante i animale.
Antony van Leeuwenhoek care a descoperit microorganismele era
convins c ele erau animalicule, deatunci i pn n sec.XIX
microorganismele deobicei erau considerate animale.
n adoua jumtate a sec. XIX biologul german . Haeckel ajunge la
concluzia c microorganismele se deosebesc att de plante ct i de
animale, i nu pot fi incluse nici ntr-unul din aceste regnuri. .
Haeckel a propus crearea unui regn nou Protista- care ar include
toate organismele la care lipsete diferenierea n esuturi i organe
(protozoare, alge, ciuperci, bacterii)
n prezent exist mai multe concepii privitor la sistematica lumii
vii. Conform unei dintre aceste concepii nu are rost s ncercm
clasificarea strict a organismelor vii deoarece orice clasificare
este artificial i nu reflect adevratele interaciuni filogenetice
dintre organisme. Astfel este logic ca sistema lumii vii s conin ct
mai puine regnuri i deci nparte lumea vie n animale i plante.
Conform altei concepii mai acceptate microorganismele pot pretinde
la un regn aparte numit de Haekel Protista. ns regnul protista (n
varianta lui Haekel) sa dovedit a conine organisme foarte diverse,
iar termenul microorganisme nu are rol taxonomic.
Acumularea datelor despre microorganisme a permis diviziunea
microorganismelor n Protiste inferioare i Protiste superioare. La
protistele superioare se refer (algele microscopice cu excepia
cianofitelor, protozoarele, ciupercile microscopice). Caracterul
esenial pentru mprirea in protiste inferioare i superioare era
lipsa (procariote) sau prezena (eucariote) nucleului.
Diferenele dintre procariote i eucariote este att de bine
definit nct ia permis lui R. Murray n 1968 s mpart organismele vii
n dou supra regnuri Prokaryotae i Eukaryotae. Procariotele se
deosebesc de Eucariote prin mai multe caractere indicate n tab
2
Tab 3 Deosebirile dintre celulele eucariote i procariote
Nr.Celula procariotCelula eucariot
1Nu are nucleu difereniat (este prezent nucleoidul-molecul de
ADN inelar)
Au unul sau mai multe nuclee
2Lipsete membrana nuclearEste prezent membrana nuclear
3Lipsete nucleolulSunt prezeni unul sau mai muli nucleoli
4Molecula de ADN este dublu circular, necompletat cu proteine
histone.Molecula de ADN este dublucatenar, liniar completat cu
proteine histone.
5Nu este caracteristic discontinuitatea genelor (lipsesc
intronii);Este caracteristic discontinuitatea genelor (n ADN
secvenele informaionale (exonii) alterneaz cu segvene
neinformaionale (intronii) care n procesul de transcriere a
informaiei genetice se elimin)
6Este prezent un singur cromozom bacterian - nucleoidMaterialul
ereditae este concentrat n mai muli cromozimi
7n afar de genomul nucleoidic exist i genomul plasmidic,
prezentat prin ADN-ul din plasmideGenomul extranuclear este
prezentat de genomul mitocondrial, cloroplastic .a.
8Lipsete diviziunea mitotic i meiotic
(se divide prin diviziune direct)Snt caracteristice mitoza i
meioza dar se ntlnete i amitoza
9Lipsesc o serie de organite celulare (membranare); mitocondrii,
reticol endoplasmatic, aparat agolgi, plastide, lizozomi.n diferite
tipuri de eucariote aceste organite snt prezente
10Snt prezeni mezozomii (invaginri ale membranei plasmatice ce
au funcii energetic - ATP)Nu s-au identificat n celulele eucariote
(sinteza ATP are loc n mitocondrii)
11Citoplasma este permanent n stare de gel cea ce exclude
micarea eiCitoplasma toate fi att gel ct i sol i de obicei este
mobil
12Ribosomii snt de tip 70SRibosomii st de tip 80S
13Peretele celular conine peptidoglucan (murein)Peretele celular
conine chitin (la ciuperci) celuloz (la plante) sau lipsete (la
animale)
14Se pot ncapsulaNu se pot ncapsula
15Pot exista i n lips de oxigenNu pot exista n lips de
oxigen
16Flagelii snt simpli, alctuii din subuniti proteice aranjate
spiralat, i nu snt nconjurate de membran, diametru 20nmFalgelii
compui din microtubuli aranjai dup modelul 9+2 , snt nconjurai de
membran plasmatic, diametru 200nm
17Unele specii snt capabile s fixeze azotul atmosfericNici o
specie nu poate fixa azotul atmosferic.
n prezent nu exist o sistem a viului recunoscut unanim. Dar
totui mai des este acceptat sistema propus de Whittaker n 1969. R.
Whittaker a mprit lumea vie n cinci regnuri (fig2). Aceast sistem
permit s se observe trei niveluri generale de organizare a lumii
vii. Regnurile propuse de R. Whittaker snt:
Monera include organisme care se gasesc la cel mai inferior
nivel de organizare celular, i cuprinde procariotele (bacteriile i
cianobacteriile)
Protista include organisme, eucariote, microscopice majoritatea
unicelulare sau pluricelulare cu celule nedifereniate n esuturi i
organe.
Plante
Ciuperci
Animale
Fig. 2 Sistemul lumii vii dup . Whittaker
Ultimile trei regnuri includ organisme eucariote, pluricelulare
cu corpul difereniat n esuturi i organe, i se deosebesc ntre ele
prin tipul de nutriie. Modul de nutriiefotoautotrof este
caracteristic pentru plante; Ciupercile n general sntosmotrofe(adic
se hrnesc cu substane organice dizolvate); Animalele au nutriie de
tipholozoic(care const n prinderea i digerarea hranei solide)
Tipurile de nutriie specifice plantelor i animalelor au aprup la
nivelul regnului monera, ear la protiste sau dezvoltat, tot la
protiste a aprut i nutriia holozoic specific animaleleor. De fapt
regnul Protista este un regn care include organisme foarte diferite
ca structur i mod de via. Aici se includ i unele grupe care se
aseamn cu ciupercile (oomicetele) i algele care traniional snt
clasificate la plante, i protozoarele care snt considerate animale.
De la aceast diversitate de organisme au aprut cele trei regnuri
care se afl pe treapta superioar a evoluiei
(plante,ciuperci,animale).
n ultimii ani datorit datelor din biologia molecular sa depistat
o grup de organisme care structural se aseamn cu procariotele dar
biochimic i fiziologic se deosebesc mult , aceast grup a primit
denumirea de Arhebacterii. Iar bacteriile propriuzise au fost
plasate n grupaEubacteriilor.Mulii savani clasific Arhebacteriile
ca supraregn desinestttor (Deci ei evideniaz supraregnurile.
Arhebacterii, Procariote i Eucariote), altii grupeag
arheobacteriile n regnul monera de o potriv cu eubacteriile i
cianobacteriile
Numrul speciilor de arheobacterii este mult mai mic dect al
speciilor de eubacterii iar cianobacteriile au fost studiate la
cursul de sistematic a plantelor de acea n cursul dat vor fi
descrise mai ales proprietile eubacteriiilor.
3.3 SISTEMATICA PROCARIOTELOR
Sitematica sau Taxonomia este tiina care caut s identifice
legturile reciproce dintre diverse organisme. Unul din scopurile
sistematicii ca tiin este clasificarea multitudinii de organisme n
grupe (taxoni). Dar nainte de a realiza clasificarea este nevoie s
fie caracterizat i identificat obiectul supus clasificrii.
Pentru clasificarea organismelor sunt folosite diferite
caracteristici: morfologice, citologice, culturale, fiziologice,
biochimice, imunologice .a. n principiu caracteristica uneori poate
fi foarte voluminoas alte ori se cunoate foarte puin despre
obiectul de clasificat.Sistematica microorganismelor se bazeaz pe
principiul nomenclaturii binare (fiecare specie are denumirea
alctuit din 2 cuvinte n latin -Streptococcus pneumoniae,Escherichia
coli). Unitatea structural de baz a sitematicii estespecia. de
regul specia este definit a un grup de organisme care au aceiai
origine i caracteristici morfologice, fiziologice, biochimice i
ecologice asemntoare, se ncrucieaz liber i dau urmai fecunzi. Din
pcate, ultimul principiu nu este posibil de aplicatpentru bacterii,
deoarece ele nu au nmulire sexuat. Din aceast cauz clasificarea
unui microorganism la un anumit taxon este mai mult impiric, i se
ia n consideraie cit mai multe caracteristici ale speciei date.
Speciile sunt grupate n taxoni superiori: gen,familie,ordin,
clas, filum, regn. n microbiologie sunt utilizate pe larg noiunile
de "su" i "clon". Prinsuese nelege culturi bacteriene de aceiai
specie, izolate din diferite medii de via, deosebirile dintre sue
nu es din limitile speciei.Clonaeste o cultur de microorganisme
provenite de la o singur celul. Dar n diferite domenii aplicative
ale microbiologiei se mai identific grupuri inferioare specieii ca
de exemplu: serovar(dup prezena anumitor antigeni),chemovar(dup
sensibilitatea la anumite substane chimice),fagovar(dup
sensibilitatea la bacteriofagi).a.
Dac sistemele taxonomice ale organismelor superioare identific
att asemnarea morfo-anatomic ct i legturile evolurive, atunci la
microorganisme putem deosebi 2 tipuri de sisteme ale
microorganismelor:
1. Sisteme filogenetice (naturale) - care au ca scop
identificarea relaiilor genetice i evolutive ntre
microorganisme
2. Sisteme utilitare (artificiale) - care au ca scop
diferenierea i identificarea rapid a microorganismelor.
Un exemplu de sistem taxonomic utilitar a bacteriilor este
Determinatorul Bergey care a fost iniiat n 1923 de un grup de
bacteriologi americani sub conducerea lui D. H. Bergey. Prima ediie
a constat din 4 volume, pe parcursul istorieii acest determinator a
suferit numeroase ediii i respectiv modificti. Ediia curent a zecea
include 5 volume publicate din 2001 (volumul 1) pn n 2012 (vol. 5).
Principiul acestui determinator este imparirea bacteriilor n grupe
uor identificabile, de exemplu: Coci anaerobi Gram negativi (grupa
8) sau bacili i coci gram pozitivi cu endospori (grupa 13). Astfel
se asigur identificarea uoar a microorganismelor. Din aceast caz
respectiva sistem este acceptat de majoritatea speialitilor mai
ales n microbiologia aplicat
ncercrile de a crea o sistem care ar demonstra relaiile
filogenetice (evolutive) dintre speciile de bacterii nu sau soldat
cu succes. Probabil acesta se explic prin specificitatea obiectelor
de studiu, bacteriile sunt prea mici i variate i este greu de a
determina gradul lor de rudenie doar dup criterii morfologice,
fiziologice i culturale. Un criteriu aprut relativ recent - analiza
structurii moleculare a ADN sau ARN ribosomal, poate da o speran ca
astfel de sistem s poat fi creat vre-o dat.
4.1 PERETELE CELULAR
Peretele celular al bacteriilor este o structur complex,
semirigid, care confer stabilitate formei celulare. El asigur
protecia componentelor interne celulare, ncepnd cu membrana
plasmatic, fa de aciunea factorilor nocivi. Aproape toate
organismele procariote au perete celular. Deoarece majoritatea
bacteriilor veuiesc n medii cu concentraii mai mici dect cele din
citoplasma celulei ele risc s fie distruse de presiunea osmotic
creat de apa care ptrunde mereu n celul. Funcia major a peretelui
celular este conservarea integritii bacteriei fa de creterea
exagerat a presiunii osmotice interne, ce ar putea cauza explozia
celulei. El asigur, de asemenea, meninerea formei bacteriei i
servete ca suport de fixare a cililor. n faza de cretere a
volumului celular are loc o extensie a membranei citoplasmatice i a
peretelui celular.
Peretele celular al procariotelor se deosebete evident de de
structurile similare ale eucariotelor. Peretele celular la bacterii
este format dintr-o reea de molecule de murein (peptidoglican).
Peptidoglicanul este o mucopolizaharid ntlnit doar la bacterii,
alctuit din iruri de dizaharide, legate printr-un numr de
patru-cinci lanuri de aminoacizi. Cele dou monozaharide sunt
reprezentate de N-acetil-glucozamin (NAG) i acidul N-acetil-muramic
(NAM).
Majoritatea eubacteriilor se mpart n dou grupe dup structura
peretelui lor celular. n 1884 savantul danez Christian Gram a
observat c dac bacteriile fixate sunt prelucrate cu soluie de
genian violet i apoi cu soliie ce conine iod se formeaz un complex
colorant care n dependen de structura peretelui bacterian
poate:
1)s fie decolorat cu alcool sau aceton -aceste bacterii mai
tirziu au fost numiteGram negative(G-)
2)s nu se decoloreze cu alcool datorit reinerii complexului
colorant n citoplasma celulei- aceste bacterii au fost numiteGram
pozitive(G+)
La majoritatea bacteriilorGram-pozitiveperetele celular este
alctuit din straturi de peptidoglican (circa 40%-90%) legate prin
puni de lanuri peptidice, structur ce confer peretelui o mare
rigiditate. Straturile de peptidoglican sunt mult mai groase la
bacteriile Gram-pozitive fa de cele Gram-negative.La multe bacterii
Gram-pozitive peretele celular conine i acizi teicoici, alctuii
dintr-un alcool i un fosfat. Aceti acizi sunt legai de straturile
de peptidoglican sau membrana plasmatic i de multe ori strbat
straturile de peptidoglican pn la suprafaa peretelui celular,
constituind probabil principalii antigeni ai bacteriilor G+.
Datorit ncrcrii lor negative (cauzat de grupul fosfat) acizii
teicoici pot limita i regla deplasarea cationilor spre interiorul
sau exteriorul celulei. Ei de asemenea au un anumit rol n creterea
celular i recepia bacteriofagilor.
BacteriileGram-negativeconin de asemenea peptidiglican, dar n
cantitate foarte mic (1-10%), fiind lipsite total de acid teicoic.
Peretele celular la Bacteriile Gram-negative este mult mai complex.
Peptidoglicanul se gsete n spaiul periplasmatic ntre dou membrane
fosfolipidice i este legat covalent de membrana extern. Membrana
extren are structur similar cu membarana celular intern se
deosebeste doar dup compoziie. Membrama extern conine un numr mare
de proteine majoritatea din ele formeaz pori membranari prin care
pot trece chear i unele molecule mai mari (glucide, aminoacizi, i
chiar mici peptide i oligozaharide). Spaiul periplasmatic reprezint
un mediu gelatinos ce conine o cantitate mare de enzime litice i
transportatoare. Datorit grosimii reduse a stratului de
peptidoglican peretele celular al bacteriilor Gram-negative este
mult mai sensibil la aciunea factorilor mecanici.
Perei celulari deosebii:n diversa lume a microbilor sunt i forme
cu structura pereiolor celulari deosebit de formele clasice. De
exemplu grupamixobacteriilorsunt capabile s se deplaseze pe
substrat schimbndui forma, cea ce nu pot face bacteriile cu perei
rigizi de peptidoglican. Totui pereii acestor microbi tot
peptidoglican conin dar probabil acest peptidoglican deosebit de
flexibil are mai puine legturi ntre lanurile sale. Sunt cunoscute
bacterii cu structura peretelui celular absolut diferit de exemplu
arhebacteriile care au cele mai diverse compoziii pentru pereii lor
celulari. Unele au perei proteici, altele au peptidoglican
modificat sau heteropolizaharide diverse.
Sunt i microorganisme procariote lipsite total de perete celular
de exemplumicoplasmelecare n mod normal sunt parazii intracelulari
i fiind n interiorul celulei nu sunt supuse ocului osmotic. dar
sunt i forme lipsite de perete celular pe cale experimental cu
ajutorul penicilinei sau lizocimei, aceste forme pot supraveui doar
n condiii artificiale n mediu izotonic. Dac aceste formele transmit
lipsa peretelui celular urmailor (este vorba de mutaii) ele se
numescL-forme,dac perete celular reapare la urmai aceste forme se
numescprotoplati (peretele lipsete total)sausferoplati(peretele
lipsete parial).
Structura deosebit a aperetelui celular al procariotelor fa de
eucariote a permis crearea i utilizarea preparatelor medicale care
acioneaz doar asupra celulei procariote la nivel de perete
celular.
Apariia la beacteriile Gram- negative a membranei externe a dus
la eficientizarea realizrii funciilor peretelui celular. Aceast
membran extern are permiabilitate selectiv, adic permit ptrunderea
unor substane necesare i nu permite ptrunderea substanelor toxice
sau antibioticelor. Astfel se explic rezistena mai bun la
antibiotice a bacteriilor Gram-negative dect a celor
Gram-pozitive.
4.2 STRUCTURI EXTRAPARIETALE DE PROTECIE (CAPSULA I STRATUL
MUCOS)
La unele bacterii se formeaz n jurul celulei o structur
extraparietal numit capsul sau strat mucos, n funcie de structur.
Sub raport chimic acestea sunt de natur polizaharidic, cu un
ridicat grad de polimerizare. Aceste caracteristici le confer o
consisten vscoas, gelatinoas.
n funcie de ultrastructur i morfologie materialul capsular poate
mbrca urmtoarele forme:
Microcapsula care se prezint ca un strat foarte fin, de pn la0,2
m, invizibil la microscop, dar care poate fi pus n eviden prin
metode imunologice.
Capsulasaumacrocapsulaare o grosime de peste 0,2 m. Ea nconjoar
n mod egal ntreaga celul sau perechi de celule i poate fi pus n
eviden prin metode citologice. (Fig 1. 1)
Stratul mucosse prezint ca o mas amorf neorganizat n jurul
celulei, fr structur anatomic specific (Fig 1. 2).
Zooglea reprezint o mas amorf de natur polizaharidic care poate
cuprinde simultan mai multe celule, constituite n adevrate colonii
mucilaginoase. Denumirea este utilizat dar improprie pentru
bacterii, fiind preluat din domeniul zoologiei.(Fig1.3 )
Prezena stratului mucos i a capsulei confer culturilor realizate
n medii lichide un caracter vscos, siropos, ca urmare a difuzrii n
mediu a unor substane specifice capsulei. Pe mediu solid coloniile
au un aspect umed, lucios, mucoid.
Capsula i stratul mucos joac un anumit rol n viaa celulelor
bacteriene, dei nlturarea lor nu pune n pericol existena acestora,
i deci prezena lor nu este obligatorie. Speciile capsulate
beneficiaz totui de prezena capsulei n diferite moduri. n primul
rnd, capsula reprezint un factor de colonizare pe suprafee inerte
(n medii acvatice, pe suprafaa dinilor cnd se formeaz placa
dentar), pe culturi de celule i esuturi epiteliale mucoase. n al
doilea rnd, capsula joac un rol de protecie mpotriva factorilor
nefavorabili. Acetia pot fi: uscciunea, fa de care bacteriile
capsulate se protejeaz prin capacitatea higroscopic ( de a absoarbe
apa) a acestui nveli; aciunea fagocitelor, pe care bacteriile
capsulate o anihileaz direct prin mpiedicarea adeziunii la acestea,
evitarea ptrunderii fagilor. Datorit acestor proprieti bacteriile
patogene capsulate au o virulen mai mare fa de om i animale.
4.3 STRUCTURI EXTRAPERIETALE DE LOCOMOIE ( CILII)
Cilii reprezint apendici filamentoi extraparietali care joac un
rol important ca organite de locomoie a unor specii de bacterii.
Prezena lor nu este general fiind ntlnii mai ales la bacteriile
alungite bacili, virioni i spirili i mult mai rar la formele
cocoide. Prin analogie funcional cu organite asemntoare de la
microorganismele eucariote cilii mai sunt numii i flageli.
Cilii sunt structuri filamentoase subiri, flexibile i fragile.
Lungimea lor este variabil. Numrul i poziia cililor pe suprafaa
celulei bacteriene difer n funcie de specie. Dup aceste
caracteristici se pot ntlni urmtoarele categorii de bacterii:
Bacterii atriche lipsite de cili, imobile;
Bacterii monotriche care au un singur cil;
Bacterii amfitriche cu cili la ambele capete ale celulei;
Bacterii lofotriche cu cili la un singur capt;
Bacterii peritriche cu cilii amplasai pe toat suprafaa
celulei.
Structura cililor evideniaz trei componente morfologic
distincte:
- structur bazal, numit i corp bazal sau complex bazal;
- o structur n form de crlig;
- filamentul principal.
Corpul bazal reprezint componentacilului prin care acesta se
ataeaz la celula bacterian. El are o structur mai simpl la
bacteriile Gram-pozitive i mai complicat la bacteriile
Gram-negative. Corpul bazal este alctuit din 4 discuri
interconectate, numite i inele:discul M(de la membran) dispus n
membrana plasmatic i montat rigid pe axul de transmisie, dar care
se rotete liber n spaiul membranar;discul S, localizat n regiunea
supramembranar;discul P, inclavat n stratul de peptidoglican;discul
L, legat de membrana extern lipopolizaharidic a peretelui
celular.
Crligul reprezint o structur situat n afara celulei bacteriene i
are o form mai mult sau mai puin ndoit. Filamentul flagelar
principal reprezint partea flexibil, n general spiralat a cilului.
El este alctuit din proteine numite flageline.
Cilii reprezint organite de locomoie i de aceea, prin analogie
cu organitele similare de la protozoare au fost numii i flageli de
tip procariot. Aceast funcie se realizeaz printr-o micare de rotaie
a filamentului flagelar n raport cu corpul celulei, asemntoare unei
nurubri, care are ca rezultat propulsarea bacteriei. n cazul
bacteriilor multiciliate micarea se realizeaz prin rotaia la unison
a unor grupuri de cili.
4.4 ALTE STRUCTURI EXTRAPARIETALE (FIMBRII, GLICOCALIX,
SPINI)
Piliisunt apendici filamentoi neflagelari, prezeni n numr mare
pe suprafaa unor bacterii. Dimensiunile pililor variaz n funcie de
specie i chiar la aceeai celul. Ei sunt structuri tubulare
uniforme, cu diametrul de 3-10 nm i lungimea de 0,2-20 m. Ei se
mpart n dou categorii: pilii de conjugare (de sex) i pilii comuni
(pili somatici).
Pilii de conjugare (de sex)sunt codificai de plasmide
transmisibile i sunt implicai n conjugarea bacteriilor. Sunt n numr
de 1-10 la o celul. Ei sunt formai din molecule de pilin
(fosfoglicoprotein) care se asambleaz dup o simetrie helical
rezultnd structura tubular cu un canal axial (la pilii de tip F)
sau fr canal axial (la pilii de tip I). La extremitatea liber unii
pili reprezint un buton terminal, a crui form i structur pot fi
diferite: ca un disc, ca o cup sferic-vezicular.
Fimbriile (pilii somatici)sunt dispuse pericelular, uneori polar
sau bipolar: sinteza lor este controlat de gene cromozomale. Numrul
lor variaz n funcie de specie, fiind cuprins ntre 1-1000 pe o
celul. Fimbriile au o structur tubular cu un diametru constant,
care variaz dup specie ntre 3-14 nm. Lungimea lor, variabil chiar
la aceeai celul, este cuprins ntre 1-2 nm. Sunt formate din
molecule de fimbrilin, asamblate dup o simetrie helical.
Rolul pililor este important n urmtoarele domenii:
att pilii ct i fimbriile conin receptori specifici pentru
bacteriofagi, situai la vrf pentru bacteriofagii filamentoi sau pe
suprafaa lateral pentru bacteriofagii izometrici;
pilii de sex sunt necesari iniierii procesului de conjugare;
pilii favorizeaz ptrunderea ADN-lui fagic n celula bacterian pe
calea canalului axial al pilului, reprezentnd n acest caz un factor
de sensibilitate;
pilii sunt responsabili pentru formarea unor pelicule bacteriene
la suprafaa culturilor statice;
pilii mediaz aderena unor specii bacteriene la hematii, inducnd
fenomenul de hemaglutinare;
pilii reprezint organite adezive, care mediaz ataarea unor
bacterii la celulele epiteliale ale mamiferelor, favoriznd
colonizarea. Ei pot fi astfel considerai ca factori poteniali de
virulen.
Spinii, numii i spicule bacteriene, reprezint apendici
pericelulari rigizi, cu structur tubular, prezeni la unele specii
Gram-negative. Numrul lor mediu este de 6 la o celul, variind ns n
funcie de specie ntre 1-15 spini. Structura lor este tubular, cu
diametrul de 65 nm, realizat dintr-un filament rsucit helical. Din
punct de vedere chimic spinii au o structur proteic, fiind alctuii
din molecule de spinin, asemntoare cu flagelina i
pilina.Semnificaia biologic a spinilor este puin cunoscut.
Glicocalixulse prezint ca o mas de filamente polizaharidice
ataate de lipopolizaharidele prezente pe suprafaa bacteriilor
Gram-negative. El formeaz o structur asemntoare unei psle ce
nconjoar ntreaga bacterie i care asigur fixarea celulei bacteriene
de alte celule sau substraturi din mediu.
Glicocalixul favorizeaz fixarea de substrat i dirijarea ctre
acesta a enzimelor hidrolitice care descompun structurile organice
ale substratului, antrenate apoi spre bacterii.. n unele cazuri, n
interiorul glicocalixului se formeaz microcolonii bacteriene care
se fixeaz de celulele vegetale sau animale, crend condiii
favorabile de nutriie prin meninerea i concentrarea enzimelor
degradative eliberate de bacterii.
Glicocalixul reprezint i un sistem eficient de aprare a
bacteriilor fa de aciunea prdtorilor (bacteriofagi, protozoare), a
leucocitelor polimorfonucleare i a anticorpilor organismului
infectat. n mediile naturale glicocalixul favorizeaz fixarea
bacteriilor pe substrat, ferindu-le de aciunea curenilor activi din
ruri i asigurnd astfel stabilitatea lor n biotopii respectivi.