curs 3 microbiologie

62
1 NUTRITIA, METABOLISMUL SI CRESTEREA BACTERIANĂ

Upload: beezy

Post on 23-Dec-2015

304 views

Category:

Documents


7 download

DESCRIPTION

.

TRANSCRIPT

Page 1: Curs 3 Microbiologie

1

NUTRITIA,METABOLISMUL SI

CRESTEREABACTERIANĂ

Page 2: Curs 3 Microbiologie

2

NUTRITIA BACTERIANĂ

• asimilarea substantelor nutritive, organice si anorganice, din mediul extern, necesare metabolismului

• nutrienti = substante a căror solutii pot traversa membrana citoplasmatică

• participă la reactiile metabolice careasigură cresterea si multiplicarea celulei

Page 3: Curs 3 Microbiologie

3

NUTRITIA BACTERIANĂ

Compusi din care derivă nutrientii:• prin simplă solvire: săruri minerale, CO2, O2

• după digestia extracelulară prealabilă:

1. proteine → fragmente polipeptidice, aa

2. polizaharide → monozaharide

3. lipide → acizi grasi si gicerol

4. acizi nucleici → nucleozide si fosfati anorganici

Page 4: Curs 3 Microbiologie

4

NUTRITIA BACTERIANĂ

a. intervin hidrolaze: proteaze, lipaze, amilaze etc.

b. nutrientii traversează membrana citoplasmatică prin:

• difuziune simplă sau facilitată (proteine carrier)– diferente de concentratie

• transport activ contragradient– cu consum de energie obtinută prin hidroliza ATP– cu participarea unor enzime (permeaze)– conc. intracelulară a nutrientilor – până la 1000 ori mai mare

decât în mediu

Page 5: Curs 3 Microbiologie

5

NUTRITIA BACTERIANĂ –necesităti nutritive de bază

Principalele elemente cu rol structural si

functional:• C - ≈ ½ din greutatea uscată a celulei

bacteriene• N – pt. sinteza proteinelor – 10% din greutatea• uscată a celulei bacteriene• O,• săruri minerale

Page 6: Curs 3 Microbiologie

6

NUTRITIA BACTERIANĂ –necesităti nutritive de bază

Surse de carbon:

• CO2 – bacterii autotrofe

• compusi organici – bacterii heterotrofe

( carbohidrati, proteine, lipide)

• compusi organici si CO2 – bacterii heterotrofe (capnofile sau carboxifile)

Page 7: Curs 3 Microbiologie

7

NUTRITIA BACTERIANĂ –necesităti nutritive de bază

Surse de azot:

• azot atmosferic – bacterii autotrofe

• surse organice(peptide, aa) bacterii

• surse anorganice heterotrofe

(săruri de amoniu, nitrati)

Page 8: Curs 3 Microbiologie

8

NUTRITIA BACTERIANĂ –necesităti nutritive de bază

Surse de oxigen:

• O2 molecular

• în molecule biologice (aa, nucleotide, gliceride etc).

Page 9: Curs 3 Microbiologie

9

NUTRITIA BACTERIANĂ –necesităti nutritive de bază

Surse de elemente minerale:

• sulf– prezent în

• aa – grupări tiol (-SH)• vitamine – biotina, tiamina• coenzima A

– asimilat din compusi• organici• anorganici

Page 10: Curs 3 Microbiologie

10

NUTRITIA BACTERIANĂ –necesităti nutritive de bază

Surse de elemente minerale:

• fosfor

- necesar pentru sinteza• acizi nucleici• fosfolipide membranare• ATP

- asimilat sub formă de fosfati anorganici

Page 11: Curs 3 Microbiologie

11

NUTRITIA BACTERIANĂ –necesităti nutritive de bază

Surse de elemente minerale:• alte elemente

– Na, K, Mg, Cl

- asigură echilibrul fizico-chimic al bacteriei• Fe, Ni, Se

– intră în structura unor enzime

- citocromi

- peroxidaze

- hidrogenaze

Page 12: Curs 3 Microbiologie

12

NUTRITIA BACTERIANĂ –necesităti nutritive de bază

Surse de elemente minerale:• alte elemente - Ca + acid picolinic → dipicolinat de Ca – în

citoplasma endosporilor bacterieni - Co, Cu, Mn, Mo

– activatori enzimatici– necesari în cantităti foarte mici

(oligoelemente)

Page 13: Curs 3 Microbiologie

13

NUTRITIA BACTERIANĂ –factori de crestere

Bacterii• care pot obtine toti compusii necesari

metabolismului– mediu – apă, săruri minerale glucoză

• care nu pot sintetiza factori esentiali - FACTORI DE CRESTERE= bacterii fastidioase– necesari a fi prezenti în mediu

• aa• baze purinice, pirimidinice• vitamine

Page 14: Curs 3 Microbiologie

14

NUTRITIA BACTERIANĂ –factori de crestere

Asigurati:

• de altă specie bacteriană

• înglobati în mediul de cultură

Page 15: Curs 3 Microbiologie

15

NUTRITIA BACTERIANĂ –factori de crestere

1. Asigurati de altă specie bacteriană:

• care sintetizează acel factor

SINTROFIE, SATELITISM

Ex. S.aureus produce factor V (NAD) necesar pentru Haemophilus influenzae

Page 16: Curs 3 Microbiologie

16

NUTRITIA BACTERIANĂ –factori de crestere

2.Inglobati în mediul de cultură

• mutatie→ pierdere de enzimă → blocare secventă metabolică → oprire sinteză metabolit esential

• tulpina parentală = PROTOTROFĂ

• tulpina mutantă = AUXOTROFĂ

Page 17: Curs 3 Microbiologie

17

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

• izolarea bacteriilor din produse patologice

• utilizarea unor medii de cultură optime

Page 18: Curs 3 Microbiologie

18

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ• mediu care asigură nutrientii si conditiile fizico-

chimice necesare cresterii si multiplicării bacteriene

CRITERII DE CLASIFICARE• provenienta nutrientilor• valoare nutritivă• consistentă• scopul utilizării

Page 19: Curs 3 Microbiologie

19

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ - provenienta nutrientilor:

• MEDII EMPIRICE (NATURALE)

produse de origine animală sau vegetală

Ex.: cord, muschi de vită, creier, ficat, ou etc

• MEDII SINTETICE- contin ingrediente pure

Page 20: Curs 3 Microbiologie

20

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ - valoare nutritivă• MEDII SIMPLE (DE BAZĂ)

- extract de carne, peptonă, NaCl- pentru bacterii nepretentioase- bulion, geloză, apă peptonată

• MEDII ÎMBOGĂTITE- adaos de sânge, ser, ou, extract de levuri etc.- pentru bacterii exigente- bulion-sânge; bilion-ser; bulion-glucozat;

geloză-sânge

Page 21: Curs 3 Microbiologie

21

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ – consistentă• MEDII LICHIDE

- eprubete, baloane- pentru culturi monobacteriene, caractere

biochimice • MEDII SOLIDE

- cutii Petri, eprubete (pantă, coloană)- colonii

• MEDII SEMISOLIDE- eprubete (coloană)- studiul mobilitătii bacteriilor, caractere

metabolice, conservare

Page 22: Curs 3 Microbiologie

22

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ – consistentă

• pt. consistenta mediului - AGAR• fitocoloid obtinut din alge marine, speciile:

- Gelidium- Gracilaria- Pterocladia

Page 23: Curs 3 Microbiologie

23

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ – consistentă

- AGAR – caracteristici• lichefiază la 100°C• se solidifică la 42°C• mentine starea solidă a mediilor la temp de 0 –

80°C• nu este utilizat ca nutrient de către bacterii

Page 24: Curs 3 Microbiologie

24

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ – consistentă

• pt. consistenta mediului

- coagularea termică a proteinelor din ser sau ou

Page 25: Curs 3 Microbiologie

25

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ - scopul utilizării

• medii de izolare

• medii de identificare

• medii de conservare

Page 26: Curs 3 Microbiologie

26

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ - scopul utilizării• medii de izolare• uzuale

- gamă largă de bacterii de interes medical- pt. produse

monobacterienecu floră asociată

- pt. aprecieri calitative si cantitative a bacteriilor în pp.

Page 27: Curs 3 Microbiologie

27

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ - scopul utilizării

• medii de izolare– selective

- contin substante cu actiune inhibitorie asupra unor bacterii: antibiotice, coloranti, săruri biliare, azid de Na etc.

- favorizează izolarea preferentială unor specii

Page 28: Curs 3 Microbiologie

28

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ - scopul utilizării• medii de izolare

- de îmbogătire- medii lichide- favorizează multiplicarea unor

bacterii- inhibă selectiv flora de asociatie- pt. izolarea unor bacterii aflate în

nr. mic în pp.- pot fi utilizate în combinatie cu

medii selective

Page 29: Curs 3 Microbiologie

29

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ - scopul utilizării

• medii de izolare

- diferentiale

- contin un substrat pentru unele enzime bacteriene

- permitând diferentierea acestora în cultura primară

Page 30: Curs 3 Microbiologie

30

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

MEDII DE CULTURĂ - scopul utilizării• medii de identificare

- contin- unul sau mai multe substraturi pt.

enzime bacteriene- indicatori care evidentiază produsi

intermediari sau finali de metabolism: indol, H2S, acetoină etc.

- indicatori de pH: recunosc degradarea unor zaharuri sau aa

- pt. identificarea de gen, specie

Page 31: Curs 3 Microbiologie

31

NUTRITIA BACTERIANĂ –aplicatii practice

• MEDII DE CULTURĂ - scopul utilizării

• medii de conservare

– pt. păstrarea în laborator a unor tulpini bacteriene în cultură pură

Page 32: Curs 3 Microbiologie

32

METABOLISMUL BACTERIAN

• totalitatea proceselor biochimice prin

care celula bacteriană îsi procură

materialul plastic si energetic din

mediul înconjurător

Page 33: Curs 3 Microbiologie

33

REACTII METABOLICE:

• catabolice – reactii prin care se

eliberează energie

• anabolice (asimilare) – consumă

energie pt. sinteza constituentilor

celulari

Page 34: Curs 3 Microbiologie

34

REACTII CATABOLICE:

= metabolismul energetic; respiratia bacteriană

• procesele biochimice aerobe sau anaerobe prin care compusi organici cu structură complexă se degradează în compusi simpli cu eliberare de energie

• energia eliberată se stochează în molecula de ATP

Page 35: Curs 3 Microbiologie

35

REACTII CATABOLICE

• după calea prin care obtine energia:

• photobacterii – folosesc energia luminoasă, trăiesc la lumină

• scotobacterii (bacterii chimiosintetizante) –produc energia prin oxido-reducere, trăiesc la întuneric

Page 36: Curs 3 Microbiologie

36

REACTII CATABOLICE –hidratii de carbon

• surse de energie: aa, purine, pirimidine, acizi grasi

• foarte important – catabolismul carbohidratilor– glucoza – prin:

- respiratie

- fermentatie

Page 37: Curs 3 Microbiologie

37

REACTII CATABOLICE –hidratii de carbon

RESPIRATIA CELULARĂ• proces generator de ATP

- moleculele sunt oxidate – acceptorul final de electroni este o moleculă anorganică:

- O2 – respiratie aerobă- altă moleculă anorganică – respiratie

anaerobă-ion nitrat NO3- ion sulfat SO4

• Catabolismul glucozei: serii de reactii de oxidoreducere,în 3 etape: glicoliza, ciclul acizilor tricarboxilici, lantul

transportului de hidrogen

Page 38: Curs 3 Microbiologie

38

REACTII CATABOLICE –hidratii de carbon

• RESPIRATIA CELULARĂ

pierde H, electroni

donor acceptor

se oxidează se reduce

Page 39: Curs 3 Microbiologie

39

REACTII CATABOLICE –hidratii de carbon

RESPIRATIA CELULARĂ• respiratie aerobă (resp. oxibiotică; metabolism aerob)

- acceptor final este oxigenul molecular- necesară existenta membranei celulare- substratul reducător – NADPH- enzime

- nicotinice – NAD (nicotin adenin dinucleotid) si NADP(nicotin adenin dinucleotid fosfat)

- flavinice – FMM (flavin mononucleotid) sau FAD (flavin adenin dinucleotid)

- ferice (citocromi, citocromoxidază, peroxidază etc).

- sinteza ATP – fosforilare oxidativă

Page 40: Curs 3 Microbiologie

40

REACTII CATABOLICE –hidratii de carbon

RESPIRATIA CELULARĂ• respiratie anaerobă (respiratie anoxibiotică,

metabolism anaerob)

- acceptor final este substantă anorganică

(exceptând oxigenul)

- fosforilare la nivelul substratului

- bacteriile nu au enzime respiratorii (catalază, peroxidază, citocromi)

Page 41: Curs 3 Microbiologie

41

REACTII CATABOLICE –hidratii de carbon

• FERMENTATIA• proces de oxido-reducere biologică• donorul si acceptorul final sunt compusi

organici• acidul piruvic convertit, în raport cu specia,

la:- ac.lactic- acid acetic- etanol- acid butiric etc.

Page 42: Curs 3 Microbiologie

42

REACTII CATABOLICE –hidratii de carbon

• Clasificarea bacteriilor după tipul respirator(după potentialul redox al substratului):• obligat aerobe

- exclusiv respiratia aerobă• aerobe – facultativ anaerobe

- cale oxidativă si fermentatia• microaerofile

- concentratii reduse de O2• obligat anaerobe - exclusiv fermentatia

Page 43: Curs 3 Microbiologie

43

REACTII CATABOLICE –lipide, proteine

• energie din oxidarea acizilor grasi,

glicerolului, aa – ciclul Krebs

Page 44: Curs 3 Microbiologie

44

REACTII ANABOLICE

• metabolismul de sinteză; asimilare; nutritiabacteriană• reactii de biosinteză a unor componentecelulare cu consum de energie:

- polizaharide- glicoliza si ciclul Krebs- lipide- din glicerol si acizi grasi- aa si proteine- din catabolismul glucozei, din mediu- baze purinice si pirimidinice- din glicoliza si ciclul Krebs

Page 45: Curs 3 Microbiologie

45

REACTII ANABOLICE

• după sursele folosite ca material de sinteză:

1. autotrofe

2. heterotrofe

3. paratrofe

Page 46: Curs 3 Microbiologie

46

REACTII ANABOLICE

Bacterii autotrofe

• sintetizează toti compusii organici din materie anorganică

• folosesc CO2 ca sursă de carbon; azotul atmosferic ca sursă de N

• pot fi fototrofe sau chimiosintetizante

• bacterii saprofite cu rol în circuitul materiei în natură

Page 47: Curs 3 Microbiologie

47

REACTII ANABOLICEBacterii heterotrofe• depind de prezenta unor compusi organici• folosesc surse organice de carbon; surse organice sianorganice de N• sunt chimiosintetizante• se disting:

- bacterii fixatoare de azot:- surse organice de carbon; azot molecular, atmosferic- trăiesc în sol în simbioză cu plantele

- bacterii care folosesc C organic si N din legături anorganice (amoniu, săruri de amoniu)- bacterii care folosesc C si N organic

- specii saprofite si potential patogene din cavitătile naturale ale omului

- specii patogene pentru om

Page 48: Curs 3 Microbiologie

48

REACTII ANABOLICE

Bacterii paratrofe

• energia trebuie oferită de gazdă

• strict parazite intracelulare; nu se cultivă pe medii artificiale

• Rickettsia spp., Mycobacterium leprae,

Chlamydia spp.

Page 49: Curs 3 Microbiologie

49

FACTORI CARE INFLUENTEAZĂMETABOLISMUL BACTERIAN

• pH – ul

• presiunea osmotică

• temperatura

• atmosfera de incubare

Page 50: Curs 3 Microbiologie

50

FACTORI CARE INFLUENTEAZĂMETABOLISMUL BACTERIAN

• pH – ul

- asigurat de mediile de cultură

- ≈ 7 - 7,5

- influentează:

- structura tridimensională a proteinelor, enzimelor metabolismului celular

- transportul nutrientilor

- transferul de electroni

Page 51: Curs 3 Microbiologie

51

FACTORI CARE INFLUENTEAZĂMETABOLISMUL BACTERIAN

• pH – ul• tamponat cu

- fosfati

- peptone

- aminoacizi

• bacterii acidofile

- pH 5 – 5,5

- lactobacili• bacterii bazofile

(alcalinofile)

- pH 8,5 – 9

- genul Vibrio

Page 52: Curs 3 Microbiologie

52

FACTORI CARE INFLUENTEAZĂMETABOLISMUL BACTERIAN

• presiunea osmotică- asigurat de mediul de cultură/mediul intern- mediu izoton- mediu hipoton

• peretele celular limiteazăpătrunderea apei• micoplasme, bacterii cu

perete modificat – afectate

- Mediu hiperton• plasmoliză• bacterii halofile NaCl >

2%

Page 53: Curs 3 Microbiologie

53

FACTORI CARE INFLUENTEAZĂMETABOLISMUL BACTERIAN

• Temperatura

• bacterii psihrofile : 0-20°C

• bacterii mezofile : 25-45°C

• bacterii termofile : 50-70°C

• temperatura optimă: 37°C

Page 54: Curs 3 Microbiologie

54

FACTORI CARE INFLUENTEAZĂMETABOLISMUL BACTERIAN

• atmosfera de incubare

• aer atmosferic

• anaerobioză

• microaerofilie

• CO2

Page 55: Curs 3 Microbiologie

55

Page 56: Curs 3 Microbiologie

56

CRESTEREA SIMULTIPLICAREA BACTERIILOR

CRESTEREA BACTERIANĂ:

• mărirea tuturor componentilor, a volumului unui microorganism prin adăugare de substantă nouă

• cresterea volumului celular raportată la cresterea suprafetei este mai mare → punct critic → diviziune (restabilirea echilibrului) optim

Page 57: Curs 3 Microbiologie

57

CRESTEREA SIMULTIPLICAREA BACTERIILOR

MULTIPLICAREA BACTERIANĂ

• diviziune simplă (directă, binară, sciziparitate) – modalitate frecventă

• înmugurire / ramificare – la un număr mic de specii

Page 58: Curs 3 Microbiologie

58

Notiuni

• 1. timp de generatie

• 2. rata de crestere

• 3. colonia bacteriana

• 4. cultura bacteriana• Cultura mixta• Cultura pura

Page 59: Curs 3 Microbiologie

59

Notiuni

• 1. Inoculare• 2. insamantare

• 1. colonii de tip S( smooth)• 2. colonii de tip R(rough)• 3. colonii M• 4. colonii untoase• 5. colonii pufoase• 6. fenomen de catarare

Page 60: Curs 3 Microbiologie

60

CRESTEREA SIMULTIPLICAREA BACTERIILOR

DIVIZIUNEA DIRECTĂ• scindarea unui individ în 2 celule crestereanumărului de germeni• diviziunea precedată de:

- cresterea cantitătii de ARN- intensificarea sintezei proteinelor- dublarea cantitătii citoplasmei si a materialului

nuclear- diviziunea substantei nucleare prin intermediul

mezozomilor- alungirea celulei etc.

Page 61: Curs 3 Microbiologie

61

CRESTEREA SIMULTIPLICAREA BACTERIILOR

• DIVIZIUNEA DIRECTĂ

• diviziune prin:

- formarea septului transversal derivat din membrana citoplasmatică

- strangularea, îngustarea mediană a celulei determinată de invaginarea membranei citoplasmatice, cresterea spre interior prin invaginare a peretelui celular

Page 62: Curs 3 Microbiologie

62

Curba de crestere

UNITATE FORMATOARE DE COLONII

TIME

Lag

Log

Stationar

Moarte