1

1.1. DEFINI}IA [i OBIECTUL DE STUDIU AL MICROBIOLOGIEI

Microbiologia ( gr.micros=mic, bios=via]\ [i logos=[tiin]\) este [tiin]a care se ocup\ cu studiul vie]uitoarelor invizibile cu ochiul liber, denumite microbi sau microorganisme. Microorganismele au ap\rut pe p\mânt `n urm\ cu 3000-1000 milioane de ani [i au evoluat diversificându-se atât de mult, `ncât ast\zi constituie o lume invizibil\ imens\, ce justific\ opinia potrivit c\reia tr\im `ntr-o lume a microorganismelor [i nu `ntr-o lume cu microbi. Ele au o structur\ celular\ sau subcelular\ [i sunt foarte diferite ca morfologie, caractristici metabolice [i pozi]ie `n arborele filogenetic [i sistematica biologic\.

Considerând dimensiunea microscopic\ ca principal element comun [i criteriu de `ncadrare, speciali[tii au inclus `n categoria microorganismelor, virusurile, bacteriile, ciupercile microscopice (micromice]ii sau fungii ), algele [i protozoarele. Termenul de „microb”, creat de S e d i l l o t `n 1878 a fost utilizat `ns\ numai pentru desemnarea bacteriilor, virusurilor [i micromice]ilor, protozoarele r\mânând prin conven]ie [i tradi]ie `n sfera de preocup\ri a parazitologiei. Relativ recent, `n categoria microorganismelor au fost inclu[i `nc\ doi agen]i patogeni neconven]ionali: viroizii (D i e n e r, 1971), cu o structura subcelular\ mai simpl\ decât cea a virusurilor [i prionii (P r u s i n e r - premiul Nobel 1997), care sunt proteine infec]ioase transmisibile, incriminate `n etiologia encefalopatiilor spongiforme la om (boala Kreutzfeld – Jacob, boala kuru, boala Alzheimer, insomnia familial\ fatal\, boala Gerstmann-Straüssler ) si la diverse specii de animale (encefalopatia spongiform\ a bovinelor sau boala vacii nebune, encefalopatia transmisibil\ a nurcilor, boala cronic\ cahectizant\ a cervideelor, encefalopatia ongulatelor exotice, encefalopatia spongiform\ felin\, tramblanta oilor sau scrapia, encefalopatia transmisibil\ a vizonului). Principalele caractere diferen]iale `ntre microorganismele de studiul c\rora se ocup\ disciplina de microbiologie sunt redate `n tabelul 1. Ca urmare a dezvolt\rii cuno[tin]elor despre microorganisme, din domeniul vast al microbiologiei s-au desprins treptat ramuri sau [tiin]e distincte, care au un caracter fundamental (bacteriologia, virusologia, micologia, protozoologia, algologia) sau aplicativ (microbiologia medical\, medical-veterinar\, industrial\, marin\, a alimentelor, a solului, a petrolului, etc.).

2

Tabelul 1

Caracterele diferen]iale `ntre principalele categorii de microorganisme

Caracterul diferen]ial

Prioni Viroizi Virusuri Bacterii Ciuperci microscopice

Tipul de organizare

acelular acelular acelular Celular procariot Celular eucariot

Num\rul tipurilor de acid nucleic

- 1 (ARN) 1 (ADN sau ARN) niciodat\ ambii

2 (ADN [i ARN) 2 (ADN [i ARN

Organizarea materialului genetic

- ARN de talie mic\

Genom viral Un singur cromozom [i plasmide

Mai mul]i cromozomi

Echipament enzimatic [i activitate metabolic\ proprie

Absente Absente Absente Prezente Prezente

Cre[tere Absent\ Absent\ Absent\ Prezent\ Prezent\ Mod de reproducere

Sintez\ amplificat\ prin conversie

Sunt sintetiza]i de celula gazd\

Sunt sintetizate de celula gazd\

Independent, sciziparitate

Independent, sexuat sau asexuat

Capacitate de diferen]iere celular\

Nu este cazul

Nu este cazul

Nu este cazul Absent\ Prezent\

Parazitism absolut

Constant obligat

Constant obligat

Constant, obligat

Absent Absent

Forme biologice de existen]\ `n natur\

P.P.C.= protein\ prionic\ celular\ normal\ P.P.S.=protein\ prionic\ patologic\ scrapie

ARN mic intranuclear

- Virion infec]ios, temporar extracelular - Virus vegetativ, intracelular, `n curs de sintez\ - Virus integrat, fixat `n genomul celulei gazd\

- Celul\ vegetativ\, capabil\ de diviziune Spor (form\ de conservare )

- Miceliu sau pseudomi - celiu - Spori de `nmul]ire - Spori de rezisten]\

Pozi]ia pe scara filogenetic\

La grani]a dintre viu [i neviu

La grani]a dintre viu [i neviu

La grani]a dintre viu [i neviu

Organisme vii cu organizare simpl\ (protiste )

Organisme vii cu diverse grade de complexitate.

3

1.2. SISTEMATICA MICROORGANISMELOR

Stabilirea pozi]iei microorganismelor `n sistematica biologic\ a `ntâmpinat `n decursul anilor dificult\]i obiective, generate de criteriile care au stat la baza `mp\r]irii lumii vii `n dou\, trei, patru sau chiar cinci regnuri, de marea diversitate a acestor vie]uitoare , cât [i de faptul c\ unele categorii de microorganisme se apropie prin unele caracteristici de regnul animal (protozoarele) iar altele de regnul vegetal (algele, ciupercile microscopice, bacteriile). Privite `n ansamblu, aceste vie]uitoare au `ns\ tr\s\turi distinctive de restul lumii vii, fiind situate de fapt pe o treapt\ inferioar\ de evolu]ie [i organizare. Luându-se drept criteriu de baz\ nivelul de organizare biologic\ (subcelular, unicelular, sau pluricelular; eucariot sau procariot), la propunerea lui H a e c k e l (1866), reluat\ de S t a n i e r (1964 ), microorganismele au fost incluse `ntr-un al treilea regn, al\turi de cel vegetal [i animal - regnul Protista - divizat `n protiste superioare care grupeaz\ microorganismele eucariote (algele, protozoarele, micromice]ii) [i protiste inferioare, reprezentate de microorganismele procariote (algele albastre-verzi [i bacteriile). In 1968, M u r r a y `ncadreaz\ bacteriile [i algele albastre-verzi `n regnul Procaryotae, taxon `nsu[it de Determinatorul Bergey (1984) – lucrare de o `nalt\ probitate [tiin]ific\, unanim acceptat\ de c\tre bacteriologii din `ntreaga lume. Un an mai târziu (1969), W h i t t a k e r creeaz\ un nou regn-regnul Fungi - care grupeaz\ ciupercile microscopice. Virusurile, deoarece se deosebesc de celelalte microorganisme prin cel pu]in dou\ tr\s\turi esen]iale – structura subcelular\ [i lipsa metabolismului propriu – au fost `ncadrate `ntr-un regn de sine st\t\tor, regnul Vira. 1.3. ISTORICUL MICROBIOLOGIEI

Existen]a fiin]elor microscopice a fost intuit\ de foarte mult\ vreme dar, din lipsa mijloacelor tehnice, descrierea acestora a fost posibil\ abia dup\ ce inventarea microscopului a permis extinderea sim]urilor umane dincolo de capacitatea lor normal\ de percep]ie. Dac\ din acest motiv studiul microorganismelor a `nceput foarte târziu, acela al diferitelor procese produse de microorganisme - `n special al unor boli care decimau milioane de oameni – a fost `n aten]ia oamenilor de [tiin]\ din cele mai vechi timpuri.

Pân\ la HIPOCRATE (460-375 `Hr) se considera c\ ele sunt cauzate de interven]ia unor for]e supranaturale. Hipocrate, fondatorul medicinei ra]ionale, afirma c\ toate bolile sunt naturale, adic\ produse de factori naturali [i nu de zeit\]i, iar `n ceea ce prive[te bolile molipsitoare, el le considera ca fiind rezultatul p\trunderii `n organism a unor particule prezente [i vehiculate de aer. Aceste particule au fost numite “miasme”, iar teoria care le admitea existen]a, “teoria miasmatic\”.

Trei sute de ani [i ceva mai târziu, un scriitor [i filozof roman, Varro (116-23 `H) identifica miasmele cu ni[te animale mici – animalia minuta – invizibile cu ochii liberi. El coreleaz\ apari]ia unor `mboln\viri cu particularit\]ile zonale ale ale locului respectiv, cum ar fi existen]a mla[tinilor. ~n lucrarea sa “Rerum rusticarum de agricultura”, Varro afirma:

4

“ Dac\ `ntr-un loc sunt mla[tini, acolo cresc animale a[a de mici, c\ ochii nu pot s\ le vad\ [i acestea ajungând `n corp, cu aerul, pe gur\ sau pe nas, produc boli grele”.

Implica]ia practic\ a teoriei miasmatice a fost considerabil\ pentru acele vremuri, deoarece recomanda m\suri esen]iale de prevenire a r\spândirii bolilor molipsitoare, care constau `n fierberea apei [i fumiga]ii cu sulf `n spa]iile considerate contaminate.

Cu toate acestea, pân\ acum un secol [i jum\tate epidemiile evoluau nestânjenite; ciuma, holera [i variola decimau uneori 80% din popula]ia arealelor geografice afectate (ora[e, ]\ri, continente) , iar difteria, tifosul exantematic, febra tifoid\ f\ceau ca mortalitatea prin boli contagioase s\ dep\[easc\ cu mult pierderile de vie]i omene[ti determinate de toate celelalte calamit\]i naturale [i r\zboaie. Istoria evului-mijlociu poate fi considerat\, a[adar, istoria marilor epidemii, a c\ror apari]ie [i recrudescen]\ erau favorizate de pauperitatea m\surilor profilactice de care dispunea omenirea la acea dat\ [i de empirismul aplic\rii lor.

M\surile antiepidemice nu au putut fi `n]elese pân\ când, `n sprijinul ipotezelor privind existen]a microorganismelor, au fost aduse dovezi clare, indubitabile.

Se poate afirma c\ istoria microbiologiei [i progresul ei sunt strâns legate de curiozitaea [tiin]ific\ a lui Leeuwenhoeck [i de geniul lui Pasteur.

LEEUWENHOECK (1632-1723), cercet\tor olandez `nn\scut, portar de meserie, dar care avea pasiunea [lefuirii lentilelor, a reu[it s\ eviden]ieze cu ajutorul unui microscop construit de el `nsu[i, `n saliv\, urin\, puroi [i alte materiale patologice, organisme minuscule pe care le-a denumit “animalicule”.

Descrierile lui Leeuwenhoeck sunt `nso]ite de desene surprinz\tor de exacte, care au fost reproduse `n lucrarea “Arcana naturae ope microspiorum detecta” prezentat\ `n anul 1675 `n cadrul Societ\]ii Regale de Biologie din Londra [i tip\rit\ la Delf `n 1695. Deoarece lucrarea reprezint\ primul studiu de microbiologie din lume, este considerat\ certificatul de na[tere al microbiologiei.

Constat\rile lui Leeuwenhoeck nu au fost urmate de un progres rapid al cuno[tin]elor, a[a cum ar fi fost de a[teptat. ~n schimb, ele au devenit obiectul unor polemici `nver[unate cu privire la originea microorganismelor `ntre preo]i, partizani ai concep]iei crea]ioniste [i oamenii de [tiin]\, sus]in\tori ai teoriei genera]iei spontane. Aceast\ concep]ie, fondat\ `nc\ din antichitate de marii filozofi materiali[ti Anaximandru, Democrit, Aristotel, Teofrast [i al]ii, `ncerca s\ explice apari]ia unor vie]uitoare (plante, insecte, viermi, pe[ti, broa[te, pe[ti) din materia moart\.

Teoria genera]iei spontane a fost sus]inut\ de numero[i adep]i pân\ târziu, `n cursul secolului XIX. Chiar [i ast\zi, ca o expresie a ignoran]ei, unii oameni continu\ s\ cread\ c\ puricii pot ap\rea din praf, n\mol, etc.

Utilizarea microscopului a relevat organizarea anatomic\ foarte complex\ a acestor vie]uitoare, aspect care a sem\nat `ndoial\ `n convingerile partizanilor acestei teorii.

Mai mult, `n 1668 biologul englez FRANCESCO REDI a demonstrat printr-o experien]\ simpl\ c\ larvele se nasc din p\rin]i, acoperind cu tifon, pentru a evita depunerea ou\lor de musc\, vasele `n care au fost introduse fragmente de carne.

Cu toate aceste dovezi [tiin]ifice, partizanii genera]iei spontane sus]ineau c\ “dac\ mu[tele se nasc din ou\, apoi fiin]ele invizibile se nasc de la sine”.

Secolul al XVIII-lea a marcat pu]ine progrese `n cunoa[terea lumii microbiene descoperite de Leeuwenhoeck. Aceast\ perioad\ se caracterizeaz\, `n principal, prin acumul\ri de date privind morfologia microorganismelor, pe m\sura perfec]ion\rii aparatelor optice [i prin `ncerc\ri de sistematizare a cuno[tin]elor

5

LINNÉ (1707-1778), `n celebra lucrare ap\rut\ `n 1735 “Systema naturae”, `ncadreaz\ organismele microscopice `n genul “Chaos”, `nzestrându-le cu puteri infernale (“furia infernalis”) care aveau semnifica]ia unei activit\]i patogene.

~n 1854, FERDINAND COHN creaz\ termenul de “bacterie” [i `mpreun\ cu EHRENBERG propune desprinderea acestui grup de microorganisme din regnul animal, argumentând `ncadrarea lui `n regnul vegetal pe baza prezen]ei peretelui celular.

~n istoria microbiologiei, secolul al XVIII-lea se `ncheie cu o realizare empiric\ genial\ `n domeniul imunologiei. ~n 1789 EDWARD JENNER (1749-1823), bazându-se pe o `ndelungat\ experien]\ popular\, ob]ine prima imunizare artificial\ a oamenilor `mpotriva variolei utilizând o suspensie de cruste recoltate de pe ugerul vacilor bolnave.

Toate aceste descoperiri [i experien]e empirice au constituit pa[i importan]i `n cucerirea microcosmosului invizibil, prefigurând trecerea la etapa constituirii microbiologiei ca [tiin]\ independent\.

Aceast\ etap\ cuprinde a doua jum\tate a secolului XIX [i este indisolubil legat\ de numele marelui savant LOUIS PASTEUR (1822-1895), considerat `n unanimitate p\rintele microbiologiei.

Plecând de la observa]ia c\ fermenta]iile alcoolic\, lactic\ [i butiric\ sunt rezultatul ac]iunii unor microbi, Pasteur fundamenteaz\ `ntre anii 1857-1856 teoria microbian\ a infec]iilor. El demonstreaz\ experimental rela]ia cauzal\ dintre micobi [i infec]ie bazându-se pe rezultatele cercet\rilor efectuate asupra agentului etiologic al antraxului. De[i numero[i autori (Delafond, 1838; Pollender, 1849; Rayer [i Davaine, 1850) au observat `n sângele animalelor moarte de dalac (antrax) forma]iuni bacilare cu lungimea de dou\ ori mai mare decât diametrul globulelor ro[ii, iar Davaine le-a intuit rolul etiologic, Pasteur a fost acela care a demonstrat practic c\ prezen]a acestor germeni `n organele oilor moarte reprezint\ cauza real\ a mor]ii [i nu consecin]e ale bolii.

Bazat pe descoperirile sale privind mecanismele fermenta]iilor [i a infec]iei, Pasteur demonstreaz\ f\r\ echivoc c\ microorganismele nu apar spontan `n substraturile `n care se multiplic\, ci prin contaminare, de vreme ce un mediu nutritiv sterilizat `ntr-un recipient `nchis etan[ r\mâne steril la infinit.

Flacoanele sale cu lichide sterile se p\streaz\ [i ast\zi la fel de limpezi ca `n ziua `n care au fost sterilizate

El a pus astfel bazele steriliz\rii, oferind [i mijloacele adecvate: pupinelul sau cuptorul lui Pasteur, autoclavul lui Chamberland..

~n paralel cu elucidarea cauzelor bolilor contagioase, eminentul cercet\tor a f\cut descoperirea epocal\ a vaccinurilor microbiene, care a revolu]ionat medicina [i gândirea biologic\.

Vaccinul contra holerei aviare a fost primul vaccin atibacterian bazat pe atenuarea patogenit\]ii microbilor `n condi]ii de laborator. Descoperirea principiului atenu\rii s-a datorat unei `ntâmpl\ri, mai precis unei neglijen]e.

Colaboratorul s\u, Chamberland, a uitat la termostat un timp mai `ndelungat o cultur\ de Pasteurella multocida, agentul etiologic al holerei aviare. Inoculat\ la g\inile s\n\toase, aceasta nu a mai produs infec]ia iar p\s\rile respective au devenit rezistente la tulpina virulent\ ce le-a fost administrat\ ulterior.

Inspirat de aceast\ `ntâmplare, trei ani mai târziu, `n 1881, a procedat la atenuarea unei tulpini de Bacillus anthracis izolat\ de la oi moarte de antrax, pe care a inoculat-o apoi unor oi s\n\toase. Rezultatul a fost acela[i, `n sensul c\ dup\ reinocularea cu o cultur\ virulent\ oile au supravie]uit deoarece deveniser\ imune.

La 28 februarie 1881 Pasteur a comunicat aceast\ descoperire Academiei de {tiin]e. R\spunzând ne`ncrederii cu care a fost primit\ de adversarii s\i, savantul a

6

procedat la efectuarea unei demonstra]ii la o ferm\ din apropierea Parisului, `n fa]a unei asisten]e compus\ din medici umani [i veterinari, farmaci[ti, agricultori, politicieni [i alte categorii de cet\]eni.

Experien]a a constat din `mp\r]irea unui lot de oi `n dou\ grupe: una format\ din oi ce urmau a fi vaccinate, iar cealalt\, din oi c\rora nu li s-a administrat nici un vaccin, constituind martorul. Dup\ 15 zile, `ntregul efectiv a fost inoculat cu o suspensie de bacili c\rbuno[i virulen]i. Experimentul a fost `ncununat de succes, spulberând scepticismul inamicilor vaccin\rii.

Ca urmare a aplic\rii vaccin\rii preconizate de Pasteur, inciden]a antraxului s-a redus considerabil, ceea ce a f\cut ca utilizarea lui s\ se extind\ cu repeziciune `n `ntreaga lume.

Geniul lui Pasteur este [i mai pregnant ilustrat prin prepararea vaccinului antirabic. F\r\ a cunoa[te natura agentului etiologic al turb\rii, de a c\rui existen]\ nu s-a `ndoit nici un moment, Pasteur reu[e[te s\ ob]in\ prin treceri succesive pe creier de iepure, virusul rabic fix. Acesta este incapabil s\ reproduc\ turbarea inoculat subcutanat, `n schimb confer\ imunitate fa]\ de infec]ia cu virus “s\lbatic” (“de strad\”).

Practica imuniz\rii antirabice cu virusuri fixe s-a p\strat pân\ `n zilele noastre. Lui Pasteur `I revine [i meritul de a fi izolat [i descris numero[i agen]i

etiologici ai unor infec]ii ale omului [i animalelor: Clostridium septicum (vibrionul septic al lui Pasteur), stafilococii, streptococii, etc.

Pasteur a avut numero[i discipoli, `n jurul s\u constituindu-se o adev\rat\ [coal\ la care s-au format o serie de eminen]i microbiologi.

Dintre ace[tia, lui EMILE ROUX [i ALEXANDRE YERSIN li se datoreaz\ studiul toxinelor microbiene, ultimul fiind [i descoperitorul agentului etiologic al ciumei (Yersinia pestis), iar Edmond Nocard `mpreun\ cu Roux au izolat [i identifica tmai mul]i germeni microbieni cunoscu]i ast\zi sub denumirea de micoplasme.

CHARLES EDUARD CHAMBERLAND este autorul unor inova]ii tehnice deosebit de utile activit\]ii curente de laborator, ca de exemplu primul filtru bacteriologic [i autoclavul.

Pintre discipolii lui Pasteur se num\r\ [i Victor Babe[, fondatorul [colii române[ti de microbiologie.

Marile descoperiri ale lui Pasteur n-au `ntârziat s\-[i g\seasc\ laturi aplicative [i `n alte domenii ale medicinei. A[a a fost cazul introducerii antisepsiei `n chirurgie de c\tre JOSEPH LISTER (1827-1917), cel mai convins [i activ sus]in\tor al teoriei biologice a lui Pasteur, c\ruia `I scria:

“dac\ ve]i veni vreodat\ la Edinburg, ve]i g\si, cred, cea mai bogat\ r\splat\ v\zând `n spitalul nostru ce binefaceri pentru umanitate produce opera dumneavoastr\”. Este vorba despre considerabila sc\dere a mortalit\]ii prin infec]ia de spital, ca urmare a folosirii fenolului `n dezinfec]ie.

Un alt fondator al microbiologiei, ROBERT KOCH (1843-1910), inspirându-se din lucr\rile lui Pasteur, va completa conceptul de infec]ie, introducând criterii stricte de stabilire a responsabilit\]ii etiologice a unui microorganism, care au r\mas `n literatura de specialitate sub numele de “postulatele sau triada lui Koch”.

Numele s\u mai este legat de descoperirea agentului etiologic al tuberculozei, introducerea mediilor de cultur\ solide `n practica bacteriologic\, semnalarea fenomenului de alergie [i prepararea primei substan]e revelatoare: tuberculina.

~n perioada marilor descoperiri ale lui Pasteur [i Koch au fost identifica]i [i descri[i agen]ii etiologici a numeroase boli, cum ar fi: Clostridium tetani de c\tre

7

NICOLAER [i KITASATO(1884), Salmonella de c\tre EBERTH (1884), SALMON [i SMITH (1886), Escherichia coli de c\tre ESCHERICH (1885), [.a.

Secolului XX, a marcat o nou\ perioad\ de importante descoperiri [i aprofundare a unor aspecte pân\ atunci incomplet elucidate, precum: introducerea substan]elor chimioterapice [i a antibioticelor `n terapia infec]iilor, relevarea unor aspecte morfofiziologice de fine]e ale microorganismelor, descoperirea virusurilor [i a mecanismului infec]ei virale, efectuarea primelor studii de genetic\ molecular\, dezvoltarea imunologiei [i afirmarea ei ca ramur\ independent\ a [tiin]elor biologice, .

~n jurul anului 1910 PAUL ERLICH introduce `n practica medical\ primul chimioterapic – salvarsanul -, folosit cu succes `n tratamentul sifilisului.

Antibioticele au intrat `n patrimoniul terapiei antimicrobiene `n anul 1941, când Ernst Chain [i Howard Florey trateaz\ primii pacien]i cu penicilin\. Efectul antibacterian al acestei substan]e a fost descoperit `nc\ din 1929 de c\tre ALEXANDER FLEMING, `n urma sesiz\rii antagonismului exercitat de o ciuperc\ din genul Penicillium fa]\ de o cultur\ de stafilococ.

Aprofundarea cunoa[terii morfologiei [i fiziologiei microorganismelor este tributar\ progreselor `nregistrate `n domeniul opticii, electronicii [i chimiei.

Astfel, vizualizarea virusurilor [i cunoa[terea ultrastructurii microorganismelor au devenit posibile dup\ inventarea microscopului electronic (1930-1940), iar determinarea structurii chimice a acestora [i a activit\]ii enzimelor bacteriene, prin folosirea izotopilor radioactivi.

~n cadrul etapei contemporane de evolu]ie a microbiologiei, a debutat [i s-a dezvoltat genetica microbian\, [tiin]a care are ca obiect ereditatea [i variabilitatea microorganismelor.

Având un aparat genetic mai redus, virusurile [i bacteriile au constituit obiectul de studiu al cercet\rilor fundamentale de genetic\.

Primele observa]ii care au contribuit la stabilirea sediului informa]iei genetice la microorganisme [i macroorganisme au fost efectuate de c\tre GRFFITH `n 1928 pe bacteria Diplococcus pneumoniae (pneumococul).

El a constatat c\ `n contact cu pneumococi virulen]i, omorâ]i prin c\ldur\, pneumococii nevirulen]i devin virulen]i.

~n 1944, AVERY [i colaboratorii s\i au reu[it transformarea genetic\ a unor pneumococi nevirulen]i `n tipul virulent cu ajutorul AND extras de la pneumococii virulen]i, demonstrând astfel, c\ acidul dezoxiribonucleic (ADN) este suportul material al eredit\]ii.

F. IACOB [i J. MONOD lanseaz\ `n 1961 ipoteza existen]ei unui ARN mesager prin intermediul c\ruia informa]ia genetic\ este transferat\ de la ADN la ribozomi. Tot ei elaboreaz\ teoria reglajului genetic al activit\]ii celulare (teoria operonului), pentru care au primit premiul Nobel.

Lui GEORGE PALADE, A. CLAUDE [i C. DUVE – laurea]i ai premiului Nobel `n 1974, le dator\m descoperirea rolului ribozomilor `n sinteza proteinelor.

8

DEZVOLTAREA MICROBIOLOGIEI ~N ROMÂNIA

~nceputurile cercet\rii [i practicii microbiologice `n România se situeaz\ spre

sfâr[itul secolului al XIX-lea. a) {coala de microbiologie medical\ VICTOR BABE{ (1854-1925) a fost fondatorul

[colii române[ti de microbiologie. Marele savant român s-a format lucrând `n perioada 1881-1884 `n laboratorul lui PASTEUR [i `n 1885 `n laboratorul lui KOCH. BABE{ a desf\[urat o prodigioas\ activitate [tiin]ific\ elaborând peste 1.000 lucr\ri, 25 monografii [i primul tratat de bacteriologie `n colaborare cu VICTOR CORNIL `n 1883. Descoperirea `n 1887 a incluziilor produse de virusul turb\rii `n celulele piramidale din cornul lui Ammon, cunoscute sub numele “incluziile lui Babe[-Negri”, a serurilor imune (`mpreun\ cu LEPP `n 1889), a parazi]ilor din hematiile unor specii de animale, paternitatea acestei descoperiri fiind recunoscut\ prin crearea genului Babesia `n care au fost `ncadrate microorganismele respective, reprezint\ contribu]iile cele mai importante cu care VICTOR BABE{ a `mbog\]it tezaurul [tiin]ei române[ti [i universale. Al\turi de acestea trebuie men]ionate [i numeroasele sale cercet\ri asupra antagonismului bacterian [i descrierea granulelor metacromatice din citoplasma bacilului difteriei (corpusculii Babe[-Ernst).

Paralel cu activitatea [tiin]ific\, VICTOR BABE{ a dezvoltat [i o bogat\ activitate didactic\, organizatoric\ [i ob[teasc\, conturându-se ca o figur\ luminoas\ de savant patriot.

Savan]ii care ulterior au dezvoltat `n mod str\lucit [coala de microbiologie medical\ româneasc\ au fost: IOAN CANTACUZINO (1863-1934), CONSTANTIN IONESCU-MIH|ESTI (1883-1962), MIHAI CIUCA (1883-1969), DUMITRU COMBIESCU (1887-1961), iar `n domeniul virusologiei CONSTANTIN LEVADITI (1874-1953) [i {TEFAN S. NICOLAU (1896-1967).

b) {coala de microbiologie veterinar\ PAUL RIEGLER (1867-1938) a fost fondatorul [colii române[ti de microbiologie veterinar\. Elev al lui VICTOR BABE{, el a introdus la noi `n ]ar\ practica diagnosticului bacteriologic `n medicina veterinar\. ~n 1911 a fondat institutul de seruri [i vaccinuri de uz veterinar (`n acea perioad\, al treilea de acest fel `n lume), care `n 1922 prime[te numele lui PASTEUR. ~n cadrul institutului organizeaz\ produc]ia preparatelor imunoprofilactice. A desf\[urat o sus]inut\ activitate [tiin]ific\, remarcându-se prin lucr\rile sale privind bacilul morvei..

ALEXANDRU VECHIU (1890-1954) s-a remarcat printr-o activitate multilateral\. El a condus, dup\ RIGLER, Institutul Pasteur [i Catedra de Microbiologie. VECHIU a fost printre primii cercet\tori care au reu[it adaptarea virusului pestei porcine pe iepure.

ALEXANDRU CIUCA (1880-1972) a fost profesor de Boli Infec]ioase la Facultatea de Medicin\ Veterinar\ din Bucure[ti. Prin activitatea sa [tiin]ific\ a adus contribu]ii importante `n probleme ca : infec]ia experimental\ cu bacilul morvei la taurine, tipizarea virusului febrei aftoase prin RFC, tratamentul durinei cu neosalvarsan etc.

ILIE POPOVICI (1902-1982), personalitate fecund\ [i multilateral\, a adus printre altele contribu]ii deosebite `n problema prepar\rii de noi vaccinuri contra febrei aftoase, turb\rii, agalaxiei contagioase a oilor [i caprelor [i holerei aviare.

NICOLAE MUNTIU (1909-1977), dup\ o serie de lucr\ri inedite privind bacilul morvei, a ini]iat [i organizat cercetarea [i produc]ia de biopreparate `n domeniul febrei aftoase.

9

NICOLAE STAMATIN, profesor de Microbiologie la Facultatea de Medicin\ Veterinar\ din Bucure[ti, continuând tradi]ia inaugurat\ de PAUL RIGLER contribuie la `nflorirea [colii române[ti de Microbiologie Veterinar\. Practica veterinar\ `i datoreaz\, printre altele, dou\ vaccinuri cu mare valoare profilactic\: vaccinul antic\rbunos preparat din tulpina acapsulogen\ 1190 R [i vaccinul antirujetic preparat din tulpina VR2, vaccinuri adoptate ast\zi [i `n alte ]\ri. Totodat\, cercet\rile fundamentale `ntreprinse `n domeniul biologiei sporogenezei, a antagonismului microbian, a bacteriofagilor speciilor din genul Bacillus, contribu]iile aduse `n domeniul clasific\rii stafilococilor [i pasteurelelor, completeaz\ palmaresul care `l situeaz\ pe NICOLAE STAMATIN printre reprezentan]ii de frunte ai bacteriologiei veterinare române[ti.

10

VIRUSOLOGIE GENERAL|

Din lumea atât de diversificat\ a microorganismelor, cele mai mici [i cu structura cea mai rudimentar\ sunt virusurile.

Virusurile sunt definite ca forme acelulare sau subcelulare de via]\, metabolic inerte [i lipsite de capacitatea de cre[tere [i multiplicare `nafara organismelor vii, parazite obligatoriu intracelular

{tiin]a care se ocup\ cu studiul virusurilor se nume[te virusologie. Ea. constituie un domeniu particular al microbiologiei prin specificitatea metodelor de cercetare care constau `n cultivarea virusurilor pe ]esuturi vii, microscopia electronic\, metode chimice [i imunologice proprii.

2.1. CARACTERELE GENERALE ALE VIRUSURILOR

Virusurile prezint\ unele particularit\]i care le diferen]iaz\ de celelalte

microorganisme, [i anume: dimensiuni foarte reduse, cuprinse `ntre 10 [i 300 nanometri (nm), care le confer\

urm\toarele propriet\]i: - nu sunt vizibile la microscopul optic, ci numai la microscopul electronic; - traverseaz\ fitrele obi[nuite care re]in bacteriile [i filtrele de colodiu, fiind deci

filtrabile [i ultrafiltrabile; - nu sedimenteaz\ spontan sau prin centrifugare la 3000-6000 tura]ii /minut;

sedimentarea are loc numai prin ultracentrifugare (10000 t/m) nu au un metabolism propriu deoarece sunt lipsite de enzime metabolice [i prin urmare:

-nu cresc; -nu se divid ci sunt multiplicate de celulele `n care p\trund ; -sunt parazi]i obligatorii ai celulelor vii (animal\, vegetal\,

bacterian\) c\rora le deviaz\ metabolismul `n sensul sintezei de noi particule virale.

2.2.FORMELE DE EXISTEN}| A VIRUSURILOR ~N NATUR|

Virusurile pot exista `n natur\ sub trei forme biologice, fiecare dintre ele reprezentând, `n acela[i timp, un stadiu al ciclului ontogenetic. 1. Virusul complet (virionul) constituie forma matur\ care posed\ toate

componenetele caracteristice virusului [i toate atributele speciei din care face parte. El are capacitatea de a rezista un timp limitat `nafara celulei sensibile [i este dotat cu infec]iozitate (posibilitatea de a p\trunde `ntr-o celul\ gazd\ receptiv\, capabil\ s\-l

11

reproduc\) [i patogenitate (capacitatea de a determina modific\ri morfologice [i func]ionale echivalente cu starea de boal\).

2. Virusul vegetativ reprezint\ o form\ de existen]\ intracelular\ a virusului, sub form\ de elemente structurale dispersate `n citoplasma celulei. Conform informa]iei genetice con]inute `n acidul nucleic viral, celula cu aparatul ei enzimatic sintetizeaz\ componentele virale care, `n urma ansambl\rii, formeaz\ noi virioni. Elibera]i din celula parazitat\, ace[tia vor p\trunde `n alte celule receptive, reluând circuitul care asigur\ conservarea virusului `n natur\. ~n faza de virus vegetativ, dependen]a virusului de celul\ este total\, el fiind incapabil de a supravie]ui `nafara acesteia.

3. Virusul integrat sau provirusul este tot o form\ de existen]\ intracelular\ total dependent\ de celula gazd\, ca [i virusul vegetativ, deosebirea constând `n faptul c\ celula parazitat\ nu sintetizeaz\ material viral. Acidul nucleic viral se integreaz\ `n genomul celulei receptive, unde r\mâne `n stare ocult\ un timp nelimitat, comportându-se ca un fragment de material genetic propriu celulei. Aceast\ form\ de existen]\ este bine cunoscut\ la bacteriofagi (virusuri care paraziteaz\ bacteriile) [i la virusurile tumorale. Virusul integrat se poate transforma `n virus vegetativ, de obicei sub ac]iunea unor factori stresan]i pentru celul\, `n care caz genomul viral se desprinde de cromozomul celulei [i `ncepe s\ codifice sinteza de material viral, trecând `n stadiul de virus vegetativ

2.3 MORFOLOGIA [i STRUCTURA VIRUSURILOR

2.3.1. Forma [i dimensiunile

Morfologia virusurilor poate fi examinat\ numai prin microscopie electronic\ din cauza dimensiunilor reduse, de ordinul nanometrilor, a particulelor virale. Ele se prezint\ `ntr-o gam\ foarte variat\ de forme, `n func]ie de specie (fig.1.): bastona[ drept, filament pliat, icosaedru, corpuscul sferic, c\r\mid\ cu col]urile rotunjite, ghiulea, spermatozoid, etc.

~n general: - forma rotunjit\ (corpuscular\) este specific\ virusurilor patogene pentru

animale (zoovirusuri); - forma alungit\, virusurilor patogene pentru plante (fitovirusuri) [i insecte; - forma spermatozoidic\, virusurilor patogene pentru bacterii (virusurile

bacteriofage). Dimensiunile virusurilor difer\ de la o specie la alta [i sunt cuprinse `ntre 10-20

nanometri la virusurile mici (ex. virusul febrei aftoase) [i 300-350 nanometri la virusurile mari (ex. virusurile variolice).

12

Fig. 1 Reprezentarea schematic\ a formelor [i dimensiunilor comparative ale

principalelor grupe (familii) de virusuri `n raport cu Escherichia coli: 1.Picornavirus; 2.Parvovirus; 3.Papovavirus; 4.Togavirus; 5.Leucovirus; 6.Adenovirus; 7.Reovirus; 8.Coronavirus; 9.Orthomixovirus; 10.Arenavirus; 11.Colifagul T; 12.Rhabdovirus; 13.Herpesvirus; 14.Iridovirus; 15.Paramyxovirus; 16.Poxvirus; 17.Escherichia coli.

2.3.2. Structura virionului Virionul nu are o structur\ omogen\, `n compozi]ia sa distingându-se dou\

forma]iuni distincte ca morfologie [i compozi]ie chimic\ [i anume: un `nveli[ de natur\ proteic\ [i un con]inut format `n cea mai mare parte din acid nucleic.

2.3.2.1. Genomul viral Genomul viral este reprezenrat de acidul nucleic viral [i `n func]ie de natura

acestuia, virusurile se `mpart `n ribovirusuri cu ARN [i dezoxiribovirusuri cu ADN. La virusurile fitopatogene (patogene pentru plante) acidul nucleic este `ntotdeauna ARN, `n timp ce la virusurile zoopatogene [i la bacteriofagi, poate fi unul sau altul.

Structura acidului nucleic poate fi, `n func]ie de num\rul lan]urilor din care este constituit\ molecula, monocatenar sau dublu catenar. De regul\, dezoxiribovirusurile au AND dublu catenar, iar ribovirusurile au ARN monocatenar.

Genomul viral con]ine `ntre 3 [i 250 de gene [i este componenta esen]ial\ a virusului, deoarece poart\ informa]ia genetic\ necesar\ devierii metabolismului celulei gazd\, `n sensul sintezei constituien]ilor virali. Ribovirusurile constituie un unicat `n biologie, `n ce prive[te posibilitatea p\str\rii informa]iei genetice de c\tre ARN.

2.3.2.2. ~nveli[ul ~nveli[ul extern, prezent la toate virusurile, se nume[te capsid\ (gr.

kapsa=cutie) [i este format din mai multe subunit\]i rotunde de natur\ proteic\, numite capsomere(gr. kapsa+meros=p\r]i ale cutiei). La unele virusuri, exterior capsidei se g\se[te un al doilea strat al `nveli[ului, nimit pericapsid\ (anvelop\, peplos), care la unele specii (ex. virusul pseudopestei aviare) prezint\ ni[te emergen]e (spiculi, hemaglutinine) cu rol de adsorb]ie pe diferite substraturi celulare [i de aglutinare a globulelor ro[ii (hemaglutinare). La virusurile gripale, pericapsida con]ine ni[te enzime

13

numite neuraminidaze care favorizeaz\ p\trunderea virusului `n celula receptiv\. Virusurile lipsite de pericapsid\ se numesc virusuri nude.

Capsomerele care alc\tuiesc capsida sunt riguros aranjate, conform unei arhitecturi cristalografice, num\rul [i simetria lor fiind bine definite pentru fiecare virus `n parte.

Se cunosc trei tipuri principale de simetrie a capsidei virale [i anume: - capsid\ cu simetrie icozaedral\ sau cubic\, de tipul 5, 3, sau 2 (fig.2) dispus\

`n jurul genomului (acidul nucleic viral) pliat sub form\ de ghem;

Fig. 2 Schema tipurilor structurale de capsomere: 1 [i 2 = lan]uri peptidice; 3 = monomer\; 4 [i 5 = oligomere; 4 = hexamer\ (hexon);

5 = pentamer\ (pepton).

- capsid\ helicoidal\ , de forma unui tub cilindric care rezult\ din dispunerea capsomerelor `n form\ de spiral\, asem\n\tor unui resort `n stare comprimat\ Spirala capsomerelor delimiteaz\ pe fa]a intern\ a tubului un [an] `n care este a[ezat tot helicoidal, `ntr-un perfect paralelism cu capsida, genomul (fig3).

- capsida cu simetrie binar\ sau dubl\ este caracteristic\ bacteriofagilor cu cap [i coad\. Capsida capului este de tip icozaedral, iar capsida cozii este structurat\ dup\ tipul de simetrie helicoidal (fig. 4.).

Capsida `mpreun\ cu pericapsida protejeaz\ genomul viral de ac]iunea factorilor

de mediu [i asigur\ fixarea virionului de receptorii celulei gazd\.

Fig. 3 Schema structurii capsidei helicoidalea virusului mozaicului tutunului.

14

Fig. 4 Tipuri structurale de bacteriofagi (dup\ Bradley, 1971): 1.fagi cu coada contractil\; 2.fagi cu coada lung\ necontractil\; 3.fagi cu coada scurt\; 4.fag

f\r\ coad\, cu capsomere mari la col]uri; 5.fag f\r\ coad\, cu capsomere mici la col]uri; 6.fag filamentos.

2.4. RELA}IA VIRUS – GAZD|.

2.4.1. Tropismul virusurilor Deoarece genomul viral este extrem de simplu, virusurile nu de]in informa]ia

genetic\ necesar\ sintezei enzimelor metabolice (de ex. enzimele necesare cataboliz\rii glucidelor, enzimele care catalizeaz\ reac]iile de biosintez\ a proteinelor, etc.). Prin urmare, fiind lipsite de metabolism propriu, ele sunt obligate s\ paraziteze diverse gazde celulare (celula animal\, vegetal\, bacterian\), pentru ca, folosind “ma[in\ria biochimic\” a acestora s\ poat\ supravie]ui [i prolifera.

Virusurile animale p\trund `n organism pe diverse c\i: digestiv\, respiratorie, cutanat\, pielea [i mucoasele lezionate sau prin `n]ep\turi produse de artropode (arbovirusurile). Unele virusuri r\mân cantonate la acest nivel iar altele sunt diseminate `n organism pe dou\ c\i: calea sanguin\ (diseminare hematogen\) sau calea nervoas\ (diseminare neurogen\).

Diseminarea hematogen\ sau viremia const\ `n trecerea virusurilor `n sânge la nivelul capilarelor [i vehicularea lor prin intermediul leucocitelor polimorfonucleare neutrofile.

Diseminarea neurogen\ (septinevrita) se realizeaz\ de-a lungul axonilor neuronali [i poate fi centrifug\ (ex. virusul herpetic) sau centripet\ (ex. virusul turb\rii).

Virionii disemina]i `n `ntreg organismul se localizeaz\ `n anumite ]esuturi fa]\ de care prezint\ un tropism special (histotropism) sau numai `n anumite celule (citotropism). Virusurile manifest\, de asemenea ,genotropism sau afinitate pentru specia biologic\ pe care o paraziteaz\.

Genotropismul a permis `mp\r]irea virusurilor `n monopatogene (patogene pentru o specie) [i polipatogene (patogene pentru dou\, trei, sau mai multe specii), `n zoovirusuri, fitovirusuri [i bacteriofagi.

~n func]ie de histotropism, virusurile pot fi grupate `n : - virusuri epiteliotrope (dermatotrope), care au afinitate pentru piele [i

mucoase (ex. virusurile variolice , virusul febrei aftoase, virusurile herpetice);

- virusurile neurotrope, cu afinitate pentru ]esutul nervos (ex. virusul rabic, virusul poliomielitei);

15

- virusurile organotrope (viscerotrope), cu afinitate pentru anumite organe interne, care, la rândul lor, pot fi clasificate `n: pneumotrope (ex. virusurile gripale, virusul jigodiei), enterotrope (ex. virusul diareei virale – bolii mucoaselor); hepatotrope (virusurile hepatitelor);

- virusurile pantrope (mezenchimotrope), cu afinitate pentru toate celulele [i organele bogate `n celule mezenchimale.(ex. virusurile pestelor la diferite specii animale.

Citotropismul reprezint\ afinitatea virusurilor pentru anumite celule din cadrul aceluia[i ]esut. De exemplu, virusul rabic (v. turb\rii) se multiplic\ de preferin]\ `n neuronii piramidali din cornul lui Amon, iar virusul poliomielitei, `n neuronii motori din coarnele anterioare ale m\duvei spin\rii.

2.4.2. Multiplicarea virusurilor

Virusurile nu se multiplic\ singure ci ele sunt sintetizate de celula gazd\ prin activitatea metabolic\ a acesteia, deviat\ de la normal `n urma substituirii informa]iei genetice a celulei cu cea a virusului.. Atât proteinele virale, cât [i noii acizi nucleici, se constituie pe seama rezervelor energetice [i nutritive (aminoacizi, nucleotide) ale celulei parazitate. Multiplicarea virusurilor implic\ patru etape succesive.

1. Adsorb]ia sau fixarea virionului pe receptorul celular Adsorb]ia virionului se face numai pe anumite puncte de pe suprafa]a

membranei celulelor gazd\. Responsabilitatea fix\rii o poart\ complementarit\]ile de natur\ stereochimic\, electrostatic\ [i geometric\ dintre capsida sau pericapsida virionului [i membrana celular\. Adsorb]ia poate fi oprit\ prin blocarea receptorilor `n urma ac]iunii unor factori fizici, chimici sau biologici. Virionul r\mas extracelular este repede distrus de factorii de ap\rare ai organismului.

2. P\trunderea virionului `n celul\. P\trunderea virionului prin membran\ se realizeaz\ printr-un proces activ de

`ncorporaredin partea celulei, numit viropexie. Membrana celular\ se invagineaz\ [i se adânce[te progresiv `n dreptul virionului pân\ când acesta este complet `nglobat `n celul\. Virusul p\truns `n celul\ este inclus `ntr-o vacuol\ delimitat\ de membrana celular\ invaginat\, care se dezintegreaz\ treptat.

~n cazul virusurilor zoopatogene [i fitopatogene, virionul p\trunde `n `ntregime `n celula sensibil\, inclusiv capsida, iar la bacteriofagi, numai acidul nucleic dup\ o prealabil\ decapsidare.

3. Multiplicarea propriu-zis\ Dup\ p\trunderea `n celul\ are loc mai `ntâi decapsidarea virusurilor zoo- [i

fitopatogene sub ac]iunea enzimelor produse de celula gazd\, numite decapsidaze. Multiplicarea virusurilor implic\ totdeauna trei procese: 1. Replicarea genomului viral. La scurt timp dup\ p\trunderea `n celul\, acidul nucleic viral `[i preia atributele

de material gemetic autonom, programând [i dirijând sinteza componentelor virale: `n prima faz\, a acidului nucleic, iar apoi a proteinelor capsidale.

Replicarea genomului are loc `n mod diferit `n func]ie de structura mono- sau dublu catenar\ a acidului nucleic: replicare semiconservativ\ la ADN [i ARN dublu catenar [i replicare mai `ntâi complementar\ [i apoi semiconservativ\ când acizii nucleici sunt monocatenari.

16

2. Biosinteza proteinelor capsidale Paralel cu replicarea genomului viral , la nivelul ribozomilor celulari `ncepe

biosinteza moleculelor de proteine specifice capsidei, coordonat\ de acidul nucleic viral. Prin mecanisme `nc\ neelucidate, genomul viral scoate din func]ie AND celular `n momentul copierii informa]iei de pe AND pe ARNm . ~n celul\ va apare un ARNm transcris de pe genomul viral, care va transmite la nivelul ribozomilor un mesaj genetic nou, obligând celula s\ sintetizeze material viral `n locul enzimelor [i a celorlalte proteine proprii. Sub aceast\ form\, de subunit\]i dispersate `n citoplasm\ [i lipsite de identitate morfologic\, virusurile nu pot fi puse `n eviden]\ prin mijloace electronooptice, motiv pentru care aceast\ faz\ se nume[te “ faza de eclips\”.

3. Ansamblarea sau morfogeneza noilor virioni La sfâr[itul fazei de biosintez\,dup\ ce `n celul\ s-au acumulat cantit\]i mari de

acid nucleic [i proteine virale, are loc asamblarea noilor virioni. La virusurile mici, a[ezarea capsomerelor `n jurul genomurilor virale, fenomen numit `ncapsidare, se petrece spontan printr-un proces de autoansamblare. La cele mai multe virusuri, asamblarea implic\ `ns\ interven]ia unor enzime. ~ntre sinteza proteinelor capsidale [i apari]ia lor `n structura virionilor nou forma]i exist\ un interval de aproximativ 20 de minute.

Morfogeneza, ca regul\ general\, are loc pentru virusurile ARN `n citoplasm\, iar pentru virusurile AND, intranuclear, dup\ migrarea materialului viral din citoplasm\ `n nucleul celulei gazd\.

4. Eliberarea virionilor din celul\

Virionii nou forma]i pot fi elibera]i din celul\ prin mai multe mecanisme 1. ~nmugurirea sau burjeonarea este modul cel mai frecvent de

eliberare a virusurilor din celul\. : ~ntr-o prim\ faz\, virionii nou asambla]i sunt inclu[i `n ni[te vezicule (cisterne)

care se ata[eaz\ de fa]a intern\ a membranei celulare pe care o bombeaz\, proeminând asem\n\tor unor muguri. Ulterior, virusurile se deta[eaz\ de celul\ prin mici aperturi care apar `n membran\.

2. Liza celulei gazd\ sub ac]iunea unor enzime sintetizate `n celul\ `n ultima faz\ a morfogenezei.. Acest mecanism, caracteristic bacteriofagilor, se `ntâlne[te rar la virusurile animale.

3. Eliberarea virionilor consecutiv mor]ii celulei [i dezintegr\rii acesteia. Aceste virusuri apar cel mai târziu, iar punerea lor `n libertate se caracterizeaz\ printr-o frecven]\ moderat\.

4. Trecerea virionilor direct la celula adiacent\ celei `n care a avut loc multiplicarea, prin porii membranei celulare.

2.4.3. Modific\rile morfofiziologice ale celulelor infectate cu virusuri

Efetele multiplic\rii ‘in vivo” a virusurilor zoopatogene difer\ `n func]ie de specia de virus [i se traduc prin trei categorii de modific\ri morfologice [i fiziologice ale celulei parazitate:

- degenerarea [i moartea celular\ (efect citopatic); - transformarea neoplazic\ (efect citocinetic); - supravie]uirea, cu prezen]a incluziilor (efect incluziogen).

17

Efectul citopatic const\ `ntr-o serie de modific\ri morfologice ale celulelor infectate de virusuri [i anume:

- ratatinarea celulelor (arbovirusurile); - m\rirea [i fuzionarea celulelor (paramixovirusurile); - vacuolizarea citoplasmei (virusurile vacuolizante); - distrugerea celulei prin liz\ (enterovirusurile).

Efectul citocinetic sau transformarea neoplazic\ - vezi cap. 2.4.5. Efectul incluziogen.

~n celulele `n care se multiplic\ virusul, apar frecvent structuri corpusculare de dimensiuni variabile, numite incluzii virale. Ele au fost descrise cu mult `nainte de descoperirea virusurilor [i poart\ numele autorilor care le-au observat [i descris pentru prima oar\. De exemplu, incluziile Babe[-Negri `n turbare; incluziile Bollinger, `n variola aviar\; incluziile Guarnieri, `n infec]iile cu virus vaccinal, etc.

Mecanismul de formare, locul [i natura lor este diferit\ `n func]ie de virus. Eviden]iere lor prin colora]ii speciale reprezint\ o metod\ frecvent utilizat\ `n

diagnosticul unor viroze. Specificitatea lor pentru un anumit virus este dat\ de prezen]a lor `n ]esutul pentru care manifest\ tropism [i de pozi]ia lor: `n citoplasm\ sau `n nucleu. La noi `n ]ar\, la nivelul laboratoarelor veterinare jude]ene, eviden]ierea incluziilor Babe[-Negri `n neuronii piramidali din cornul lui Ammon, constituie o metod\ curent\ pentru diagnosticul turb\rii.

2.4.4. Tipurile de infec]ie viral\

Multiplicarea virusurilor `n organismul animalelor poate declan[a trei tipuri diferite de r\spuns din partea acestuia.

1. Infec]ia viral\ acut\ (boala clinic\) apare atunci când multiplicarea virusului determin\ modific\ri care produc o alterare a st\rii normale a organismului [i apari]ia st\rii de boal\ cu semne clinice evidente.

Gravitatea bolii virale clinice este condi]ionat\ de o serie de factori ca: num\rul de virioni infectan]i, rezisten]a general\ a organismului, vârsta, sexul, alimenta]ia, igiena, etc.

2. Infec]ia viral\ inaparent\ sau ocult\ se caracterizeaz\ prin lipsa semnelor clinice ca urmare a stabilirii unui echilibru `ntre organism [i virus. Acest tip de infec]ie se `ntâlne[te `n anemia infec]ioas\ a calului [i `n leucozele aviare [i mamifere. Unii factori de mediu ca iradia]iile, temperatura, umezeala, sau factori interni ca infec]iile intercurente, stimului endocrini, etc.pot determina ruperea echilibrului dintre organism [i virus [i implicit la instalarea bolii clinice.

3. Transformarea neoplazic\ este o modificare determinat\ de virusurile oncogene sau citochinetice, caracterizat\ printr-o multiplicare anarhic\ a celulelor infectate cu aceste virusuri.

Ipoteza originii virale a unor tumori este veche (Metchnikov [i Borrel, 1903) iar capacitatea unor virusuri de a produce tumori `n condi]ii naturale [i experimentale a fost eviden]iat\ `n anul 1908 de Ellerman [i Bang , care au demonstrat c\ leucozele aviare pot fi transmise `n serie prin filtrate acelulare.

Din 600 de virusuri identificate pân\ `n prezent la animale, la aproximativ ¼ (150) s-a demonstrat un poten]ial oncogen.

18

Mecanismul oncogenezei produse de virusuri nu este pe deplin cunoscut dar se pare c\ `n genomul celulei gazd\ se produc modific\ri de ordin molecular prin integrarea unor gene virale. Aceast\ adi]ie genetic\ determin\ transform\ri profunde ale celulei normale care , `n final, duc la pierderea controlului reglator asupra multiplic\rii celulare [i la apari]ia de tumori benigne [i maligne.

2.5. AC}IUNEA UNOR AGEN}I FIZICI [i CHIMICI ASUPRA VIRUSURILOR

Cunoa[terea comportamentului virusurilor fa]\ de factorii fizici [i chimici are

implica]ii practice atât pentru identificarea unui virus, cât [i pentru m\surile de profilaxie nespecific\ a bolilor virale.

Temperatura ~n general, virusurile sunt sensibile la c\ldur\, unele inactivându-se `n mediul

extern la temperatura de 20-220 C , `n decurs de câteva ore. Inactivarea virusurilor are loc `n majoritatea cazurilor la 560 C `n 30 minute, iar la 100 0 C `n câteva secunde.

Temperatura optim\ pentru multiplicarea virusurilor coincide, `n marea majoritate a cazurilor, cu temperatura optim\ pentru celula gazd\. De aceea reac]ia febril\ a organismului `n cursul infec]iei trebuie privit\ ca un mijloc de ap\rare antiviral\, avându-se `n vedere c\ temperatura corporal\ realizat\ prin hipertermie este de cele mai multe ori nefavorabil\ multiplic\rii virusului, f\r\ a fi nociv\ pentru celula gazd\.

Temperaturile sc\zute au propriet\]i conservante, metoda folosit\ pentru p\strarea virusurilor `n colec]ii, luni sau chiar ani de zile, fiind congelarea la – 40 pân\ la – 1960 C.

Varia]iile de pH Limitele de pH `n care virusurile `[i men]in viabilitatea se situeaz\ `ntre 5-9, cu

unele excep]ii cum ar fi enterovirusurile care `[i p\streaz\ infec]iozitatea [i la pH 2,2 (dup\ Buxton [i col. cita]i de Carp-C\rare M., 2001).

Energia radiant\ Radia]iile cele mai active fa]\ de virusuri sunt ultravioletele `n doze mari.

Efectul acestora este `ns\ diminuat propor]ional cu protec]ia pe care o exercit\ asupra virusurilor materia organic\ `n care sunt incluse (secre]ii, excre]ii, cadavre).

Substan]ele chimice Diversele substan]e dezinfectante [i antiseptice ca formolul, soda caustic\,

sublimatul de mercur, solu]iile de iod, solu]iile s\rurilor de argint, etc., distrug virusurile, viteza de ac]iune fiind `n func]ie de durata de contact [i de concentra]ia solu]iei.

Hidroxidul de sodiu (soda caustic\) exercit\ un puternic efect virulicid mai ales `n solu]ie ferbinte.

Formaldehida este activ\ dar ac]iunea ei antiviral\ este mai lent\. Ea se utilizeaz\ `ns\ `n mod curent la prepararea vaccinurilor inactivate (omorâte), deoarece nu modific\ structura antigenic\ a virusurilor.

19

Eterul [i cloroformul au o ac]iune electiv\, `n sensul c\ sunt inactivante pentru unele virusuri [i inofensive pentru altele, astfel `ncât sensibilitatea la cele dou\ substan]e reprezint\ pentru virusuri, un criteriu taxonomic.

Glicerina `n solu]ie salin\ 50% constituie un bun conservant pentru majoritatea virusurilor, asigurându-le infec]iozitatea luni [i chiar ani de zile.

Antibioticele [i chimioterapicele, substan]e de uz curent `n terapia antibacterian\ (penicilina, streptomicina, tetraciclinele, sulfamidele, etc.), sunt inactive fa]\ de virusuri.

2.6. CLASIFICAREA VIRUSURILOR

Problema clasific\rii virusurilor este `nc\ nerezolvat\; ea formeaz\ obiectul de studiu al unui comitet interna]ional. Principalele criterii care stau la baza clasific\rii virusurilor sunt:

- natura chimic\ a acidului nucleic (ADN sau ARN); - simetria nucleocapsidei (cubic\, helicoidal\, binar\); - prezen]a sau absen]a unui `nveli[ pericapsidal; - num\rul de capsomere pentru virusurile cu simetrie cubic\ sau

diametrul nucleocapsidei pentru virusurile cu simetrie helicoidal\. Pe baza acestor criterii, virusurile au fost `ncadrate `n phylum ‘VIRA” `mp\r]it

`n dou\ subphyla pe baza naturii chimice a genomului viral; - DEZOXIVIRA, - RIBOVIRA

~n func]ie de simetria capsidei – helicoidal\ sau cubic\ - , virusurile se grupeaz\ `n clase: - dezoxihelica [i dezoxicubica;

- ribohelica [i ribocubica. Ordinele se bazeaz\ pe prezen]a sau absen]a unui `nveli[ pericapsidal, iar

familiile, `n principal, pe num\rul de capsomere [i diametrul nucleocapsidei. Pe baza unor criterii suplimentare, `n cadrul familiilor au fost individualizate

subfamilii [i genuri virale, iar `n cadrul fiec\rui gen, una sau mai multe specii. Virusurile au o nomenclatur\ latin\ cu termina]iile:

- viridae, pentru familii; - virus, pentru gen .

Exemple: familia Coronaviridae genul Coronavirus; familia Parvoviridae,genul Parvovirus.

20

3.1. CONCEPTUL DE BACTERIE

Bacteriologia este ramura microbiologiei care se ocup\ cu studiul bacteriilor. Termenul de bacterie a fost creat de F e r d i n a n d C o h n `n 1872, odat\ cu `ncercarea de a elabora una dintre primele clasific\ri ale acestor microorganisme. Bacteriile sunt microorganisme unicelulare cu structur\ procariot\ - tip de organizare caracterizat prin lipsa membranelor intracelulare, spre deosebire de tipul eucariot, la care nucleul [i unele organite (cloroplastele, mitocondriile) posed\ membrane proprii. Materialul genetic sau genomul bacterian este reprezentat de un cromozom format dintr-o molecul\ mare de ADN [i de unit\]i ereditare extracromozomale numite plasmide, constituite din molecule de ADN mult mai mici (aproximativ 1% din masa cromozomului). Bacteriile sunt lipsite de mitocondrii, aparat Golgi [i reticul endoplasmatic propriu-zis. Func]iile acestor structuri, caracteristice celulei eucariote, sunt suplinite de alte componente celulare, mai ales de membrana citoplasmatic\. Bacteriile sunt metabolic active, deoarece dispun de un echipament enzimatic propriu care realizeaz\ reac]iile celulare de degradare [i biosintez\. Nutri]ia este de tip absorbtiv, din punct de vedere al accesului substan]elor nutritive `n celul\ [i de tip chimiotrof sau fototrof, dup\ modul de ob]inere a energiei necesare proceselor nutritive. Principala modalitate de multiplicare a bacteriilor este diviziunea simpl\ binar\ sau sciziparitatea.

Unele specii bacteriene pot exista `n natur\ sub dou\ forme biologice alternative: forma vegetativ\ care reprezint\ celula bacterian\ propriu-zis\, dotat\ cu toate `nsu[irile caracteristice speciei din care face parte [i forma sporulat\, care este o form\ de rezisten]\ [i de conservare a speciei `n condi]ii ostile, improprii vie]ii. Spre deosebire de celula vegetativ\ biologic activ\, sporul bacterian este o form\ dormand\, caracterizat\ prin absen]a func]iilor de multiplicare [i a celor biosintetice [i cu o foarte redus\ intensitate a celorlalte activit\]i vitale.

Bacteriile se diferen]iaz\ de celelalte grupe de microorganisme prin caracterele prezentate `n tabelul 1.

21

3.2. NO}IUNI DE TAXONOMIE [i NOMENCLATUR| BACTERIAN|

3.2.1. TAXONOMIA BACTERIILOR

Taxonomia ( gr. taxon = grup ) sau sistematica biologic\ este [tiin]a clasific\rii. Un taxon biologic reune[te o sum\ de indivizi asem\n\tori `ntre ei `n virtutea

descenden]ei dintr-un str\mo[ comun, deci posesori ai unei informa]ii genetice comune. Prin urmare, clasificarea organismelor vii este o clasificare natural\ sau filogenetic\.

Comparativ cu celelalte regnuri, clasificarea organismelor procariote pe baza acestui criteriu a `ntâmpinat numeroase dificult\]i, generate de cauze obiective cum ar fi imposibilitatea studierii bacteriilor ca indivizi ci doar ca popula]ii, din cauza dificult\]ilor de manipulare a unei singure celule.

~n consecin]\, clasificarea bacteriilor s-a sprijinit deseori pe criterii fenotipice discutabile, din care deriv\ gradul mult mai mare de conven]ional [i arbitrar al taxonomiei bacteriene, `n compara]ie cu cel al plantelor [i animalelor.

Gruparea bacteriilor `n categorii taxonomice pe criterii filogenetice a devenit posibil\ relativ recent, prin aplicarea tehnologiilor moderne de biologie molecular\ [i biochimie `n studiile de genetic\ bacterian\.

3.2.1.1. CATEGORII DE TAXONI

Conceptul de specie bacterian\. Unitatea taxonomic\ de baz\ a lumii vii este

specia. ~n cazul organismelor superioare, din regnul vegetal sau animal, exist\ criterii

bine stabilite de delimitare a speciilor, cel mai important fiind capacitatea de `ncruci[are.

Luând `n considerare acest criteriu de baz\ , specia poate fi definit\ ca o comunitate reproductiv\ format\ din popula]ii care habiteaz\ un anumit areal [i ai c\ror indivizi se `ncruci[eaz\ liber `n natur\ cu orice individ de sex opus, dând na[tere la descenden]i fertili care men]in relativ omogen fondul de gene al popula]iei (Buiuc G.,1999).

Spre deosebire de reproducerea organismelor superioare, diviziunea celular\ a bacteriilor este o `nmul]ire vegetativ\, iar schimbul de material genetic prin conjugare (vezi cap. Genetic\) este rar [i nu reprezint\ un caracter de specie. Aceste diferen]e, la care se adaug\ deosebirile fenotipice mai pu]in tran[ante ale bacteriilor [i capacitatea mult mai mare de a suferi varia]ii fenotipice [i genotipice, sporesc gradul de dificultate `n delimitarea speciilor bacteriene [i g\sirea unui punct de vedere unitar asupra conceptului de specie bacterian\.

Din cele câteva `ncerc\ri de definire, c\rora literatura ultimelor decenii le-a acordat mai mult\ aten]ie ( S t a m a t i n- 1958; C o w a n- 1975; G o r d o n – 1978; S t a l e y [i K r i e g – 1984; cita]i de R\duc\nescu [i col., 1986) rezult\ c\ speciile bacteriene ar putea fi privite ca popula]ii de celule cu caractere fenotipice comune, prin care difer\ semnificativ de alte popula]ii. Fiecare popula]ie care apar]ine unei specii poart\ numele de tulpin\ bacterian\ (clon\ sau su[\). Ea este o cultur\ pur\ care `[i are originea `ntr-o singur\ izolare dintr-un mediu natural.

Pentru practica bacteriologic\, tulpina bacterian\ are, prin analogie cu organismele superioare, valoarea unui individ. Toate examenele necesare identific\rii bacteriilor [i `ncadr\rii lor taxonomice se execut\ pe tulpini [i nu pe celule izolate, plecând de la premiza c\ o popula]ie care constituie o tulpin\ provine din descenden]a uneia sau a unui num\r restrâns de celule [i c\ este genetic omogen\.

22

Taxonii de rang superior speciei, `n succesiunea lor ascendent\, sunt: genul, familia, ordinul, clasa [i diviziunea (`ncreng\tura sau phylum).

Genul reprezint\ un grup taxonomic alc\tuit din mai multe specii `nrudite cu specia tip. El poate fi format dintr-o singur\ specie (gen monotipic), sau, obi[nuit,din mai multe specii. Toate bacteriile `[i au locul `n cadrul unui gen, iar identificarea genului st\ la baza diagnosticului bacteriologic curent.

Familia grupeaz\ mai multe genuri `nrudite, dintre care unul este considerat genul tip. Numeroase genuri nu au fost `ncadrate `nc\ `n familii.

Ordinul este un taxon format din familii `nrudite, mai rar utilizat, pu]ine grupe de bacterii fiind `ncadrate `n ordine.

Clasa este un taxon superior, care grupeaz\ mai multe ordine `nrudite. Diviziunea reprezint\ o grupare de clase `nrudite.

3.2.2. NOMENCLATURA BACTERIILOR

Conform normelor generale de nomenclatur\ `n biologie, fiecare bacterie este denumit\, dup\ sistemul binominal al lui L i n n é, prin dou\ cuvinte latinizate (de exemplu, Bacillus anthracis), care caracterizeaz\ foarte sintetic bacteria respectiv\.

Primul cuvânt indic\ genul [i este un substantiv la singular de origine latin\, greac\, sau de alt\ origine, dar latinizat. Numele genurilor sunt inspirate , de regul\, de :

- unele caractere morfologice, frecvent forma [i modul de grupare (Bacillus = baston mic; Staphylococcus = ciorchine de strugure; Sarcina = pachet, etc.), asociate uneori cu habitatul natural al bacteriei (Lactobacillus = bastona[ din lapte);

- numele bacteriologului care a izolat primul bacteria respectiv\ sau a avut merite deosebite `n studiul ei : Brucella (Bruce), Pasteurella (Pasteur), Escherichia (Escherich), etc.

Numele genului se scrie cu ini]ial\ majuscul\, `ntreg sau, `n cazul unor enumer\ri [i numai atunci când precede numele speciei, prescurtat : B. anthracis, E. coli, S. aureus.

Cel de-al doilea cuvânt denume[te specia [i este descriptiv pentru substantivul care reprezint\ genul.

Numele speciei se scrie `ntotdeauna cu liter\ mic\. El se poate referi la : - un caracter morfologic, cultural sau biochimic (Staphylococcus aureus,

Lactobacillus acidophilus, etc.); - gazda receptiv\ la care produce infec]ii (Brucella suis, Streptococcus equi,

Mycoplasma gallinarum, etc.); - boala, un simptom sau o leziune caracteristic\ (Clostridium tetani, Bacillus

anthracis, Mycoplasma agalactiae, Listeria monocytogenes, etc.); - numele bacteriologului care a descris primul bacteria (Actinobacillus lignieresii,

Clostridium chauvoei, Coxiella burneti, etc.). Numeroase specii bacteriene au [i nume comune, folosite deseori `n vorbirea

curent\, ca de exemplu : bacilul piocianic sau bacilul puroiului albastru , pentru Pseudomonas aeruginosa; bacilul lui Koch sau B.K., pentru Mycobacterium tuberculosis; bacilul tetanosului, pentru Clostridium tetani, etc Ordinul [i familia sunt denumite cu numele genului celui mai reprezentativ pentru gruparea taxonomic\ respectiv\, la care se adaug\ sufixele ,,ales” pentru ordin [i ,,aceae” pentru familie (ex. genul reprezentativ Rickettsia, ordinul Rickettsiales, familia Rickettsiaceae).

23

3.3. MORFOLOGIA SI BIOLOGIA BACTERIILOR

3.3.1. MORFOLOGIA CELULEI VEGETATIVE

Cunoa[terea caracteristicilor morfologice (form\, dimensiuni, mod de grupare, afinit\]i tinctoriale, particularit\]i morfologice) are o importan]\ deosebit\ `n cercetarea [i identificarea bacteriilor, deoarece acestea constituie criterii taxonomice de baz\.

3.3.1.1. Forma si modul de grupare a bacteriilor Forma celulelor bacteriene este greu de apreciat `n probele prelevate din mediile naturale, motiv pentru care morfologia bacteriilor se studiaz\ pe celulele cultivate `n condi]ii artificiale de laborator pe medii de cultur\ adecvate.

Forma bacteriilor este controlat\ genetic, dar este influen]at\ `ntr-o mare m\sur\ de factorii de mediu (temperatur\, pH, compozi]ia mediului de cultur\, etc.) [i de vârsta culturii. Deoarece condi]iile de cultur\ se modific\ `n timp putând cauza apari]ia unor forme aberante, morfologia bacteriilor se apreciaz\ numai pe culturi tinere (proaspete).

Dup\ forma celulei, bacteriile pot fi grupate `n patru categorii distincte: sferice, cilindrice, spiralate sau helicoidale [i p\trate (fig.5.).

Fig.5 Forme posibile la bacterii

1.coc sferic; 2.coc oval; 3.coc asimetric cu un pol ascu]it [i unul rotunjit; 4.coc asimetric reniform; 5.form\ cocoid\; 6.cocobacil; 7.bacil fin; 8.bacil asimetric `n form\ de m\ciuc\;

9.bacil cu capetele retezate; 10.bacil cu capetele rotunjite; 11.vibrion; 12.spirochet\ cu spire mari; 13.spirochet\ cu spire mici.

La cele mai multe specii bacteriene, celulele – fiice rezultate `n urma diviziunii

se separ\ [i r\mân independente datorit\ mi[c\rii browniene, activit\]ii flagelilor `n cazul bacteriilor mobile, curen]ilor de convec]ie din mediu, etc. La unele specii `ns\, majoritatea celulelor-fiice nu se despart timp de una sau mai multe genera]ii, formând constant grup\ri caracteristice cu valoare taxonomic\ .

Modul de grupare a bacteriilor este determinat de raportul geometric dintre planurile succesive de diviziune [i de tendin]a celulelor-fiice de a r\mâne unite.

• Bacteriile sferice In terminologia curent\ aceste bacterii poart\ denumirea de coci. Ele pot avea

form\ sferic\, oval\, lanceolat\ sau reniform\, diametrele celulei fiind aproximativ

24

egale. In func]ie de raporturile care se stabilesc `ntre celulele-fiice dup\ diviziune, cocii pot fi izola]i sau grupa]i. Principalele moduri de grupare sunt (fig. 6): a) diplococul, care rezult\ prin diviziunea celulelor `n planuri succesive paralele,

celulele fiice r\mânând grupate câte dou\; b) streptococul, constituit din coci `nl\n]ui]i ca urmare a diviziunilor succesive `n

planuri paralele [i a persisten]ei leg\turilor `ntre celulele-fiice pe parcursul mai multor genera]ii;

c) tetrada sau tetracocul - o grupare de patru celule rezultat\ din dou\ diviziuni succesive `n planuri perpendiculare;

d) sarcina - o grupare de opt coci sub forma a dou\ tetrade suprapuse, care rezult\ `n urma a trei diviziuni `n planuri perpendiculare: al doilea pe primul [i al treilea pe primele dou\;

e) stafilococul, la care planurile succesive de diviziune sunt dispuse `n direc]ii diferite, astfel `ncât celulele rezultate formeaz\ gr\mezi neregulate asem\n\toare ciorchinilor de struguri • Bacteriile cilindrice cunoscute sub denumirea comun\ de bacili, au form\ de bastona[e. Raportul dintre cele dou\ axe variaz\ `ns\ foarte mult, `ncât, unii bacili au un aspect filamentos, uneori ramificat, iar al]ii se apropie de forma sferic-oval\, fiind numi]i din acest motiv cocobacili.

Bacilii pot fi drep]i sau u[or `ncurba]i la mijloc sau la una din extremit\]i, cu capetele t\iate drept ca la Bacillus anthracis, rotunjite ca la majoritatea speciilor, ascu]ite ca la Fusobacterium fusiformis, sau dilatate `n form\ de pi[cot sau de haltere - caracteristic\ a genului Corynebacterium.

Diviziunea bacililor are loc dup\ un singur plan transversal pe axul longitudinal. Dup\ diviziune, bacilii pot r\mâne izola]i sau grupa]i câte doi (diplobcili),`n lan]uri cu lungimi variabile (streptobacili), `n palisad\ (asem\n\tor din]ilor unui pieptene), sau sub form\ de idiograme chineze[ti (fig. 7).

Fig.6.Modalit\]ile de grupare a cocilor `n func]ie de orientarea planurilor de diviziune celular\..

25

Fig.7. Modalit\]ile de grupare a bacililor: 1.diplobacil; 2.grupare `n forma literei V;

3.streptobacil; 4.filament; 5.filament cu citoplasm\ granular\; 6.form\ ramificat\; 7.grupare `n palisad\; grupare `n ideograme chineze[ti.

Filamentul este considerat de unii autori o form\ iar de al]ii, un mod de grupare.

Se pare c\ ultimul punct de vedere este mai corect `ntrucât filamentul reprezint\ `n realitate un plasmodiu, multiplicarea citoplasmei [i a materialului nuclear nefiind urmat\ [i de constituirea pere]ilor celulari [i a membranelor citoplasmatice separatoare `ntre celule.

Formele ramificate sunt o excep]ie la bacterii. Ele reprezint\ tot plasmodii [i sunt caracteristice actinomicetelor - grup de bacterii limitrofe, din punct de vedere morfologic [i al pozi]iei taxonomice, ciupercilor. • Bacteriile spiralate sau helicoidale

In func]ie de num\rul de spire [i flexibilitatea peretelui celular, exist\ trei subtipuri morfologice de bacterii spiralate :

a) vibrionul, cu aspect de virgul\ sau asem\n\tor literei ,,S”; b) spirilul, cu mai multe spire [i un perete celular rigid, care `i confer\

stabilitate morfologic\ [i dimensional\.; c) spirocheta, alc\tuit\ de asemenea din mai multe spire, dar care sunt flexibile

(se pot strânge sau relaxa) datorit\ elasticit\]ii peretelui celular .

• Bacteriile p\trate au fost puse `n eviden]\ `n probele de ap\ hipersalin\ prelevate din b\l]ile Peninsulei Sinai. Ele formeaz\ adesea placarde de 4-16 celule rezultate din mai multe diviziuni succesive, la care se disting cu mult\ claritate planurile de diviziune. Forma p\trat\ a acestor bacterii [i faptul c\ sunt mult aplatizate (0,1 – 0,5 µm grosime) se explic\ prin lipsa presiunii interne a celulelor `n mediu hiperosmotic, situa]ie `n care, teoretic,bacteriile pot lua orice form\.

26

3.2.1.2. Constantele fizice

Dimensiunile bacteriilor variaz\ `n func]ie de specie, `ntre 0,1 –15 micrometri (µm) lungime (bacteriile filamentoase ajunând pân\ la 500 µm) [i 0,02 – 2 µm, diametru transversal. Din acest punct de vedere, bacteriile pot fi grupate `n trei categorii : mici 0,3 –1,5/0,1 –0,5 µm (ex. Brucella spp.) ; mijlocii 2 – 3/0,5 – 1 µm (ex.Escherichia spp.); mari 10 - 15/1 - 2 µm (ex. Bacillus spp., Clostridium spp. ).

In general, exist\ o corela]ie `ntre lungimea [i diametrul transversal al celulelor bacteriene, f\r\ ca aceasta s\ constituie o regul\. Astfel, germenii din genurile Bacillus [i Clostridium, care sunt cei mai lungi (cu excep]ia celor filamento[i) , sunt `n acela[i timp [i cei mai gro[i, pe când bacilul rujetului (Erysipelothrix rhusiopathiae), a c\rui lungime poate ajunge la 3 – 4 µm, este foarte sub]ire (0,2 – 0,4µm, diametru transversal).

Volumul bacteriilor oscileaz\ `ntre 0,oo3 x 10-12 (ex. Mycoplasma spp. ) [i

7,068 x 10-12 (Bacillus megatherium ). Densitatea sau greutatea specific\ a celulelor bacteriene este ceva mai mare

decât a apei , situându-se `ntre 1,07 [i 1,032. datorit\ densit\]ii apropiate de cea a apei, bacteriile plutesc `n mediile lichide, din care pot fi separate prin centrifugare.

3.2.1.3. Structura celulei bacteriene

Celula bacterin\ este constituit\ dintr-un `nveli[ [i un con]inut. Unele specii bacteriene sunt prev\zute `n plus cu organite de mi[care (cilii sau flagelii) [i/sau cu organite de aderen]\ ( pilii sau fimbriile). In figura num\rul 8 este reprezentat\ schematic structura unei bacterii ipotetice, cu toate componentele men]ionate.

Fig.8 Structura unei celule bacteriene tipice (dup\ M\z\reanu C, 1999)

27

Înveli[ul Principalele componente ale `nveli[ului celulei bacteriene sunt : - membrana citoplasmatic\, prezent\ la toate bacteriile `n contact intim cu

citoplasma; - peretele celular situat la exteriorul membranei, prezent la toate bacteriile cu

excep]ia micoplasmelor; - capsula [i glicocalixul – structuri extraparietale prezente numai la un num\r

restrâns de specii bacteriene [i numai `n anumite condi]ii de mediu.

Membrana citoplasmatic\ Numit\ [i membran\ plasmatic\ sau membran\ celular\, aceast\ component\

esen]ial\ a tuturor bacteriilor acoper\ de jur `mprejur citoplasma, separând-o de fa]a intern\ a peretelui celular. Examinat\ la microscopul electronic, membrana citoplasmatic\ apare ca o forma]iune triplu stratificat\, cu o grosime de 7,5 – 10 nanometri, constituit\ dintr-un strat sub]ire electronotransparent, delimitat de ambele p\r]i de câte un strat mai gros, electronoopac.

Scheletul biochimic al membranei este constituit dintr-un strat dublu de fosfolipide amfipatice cu o orientare polar\ a regiunilor hidrofile, spre exterior [i respectiv spre interior [i a celor hidrofobe, fa]\ `n fa]\ (fig.9).

Acest strat bimolecular fosfolipidic confer\ membranei rolul de barier\ osmotic\ [i ofer\ un sediu numeroaselor proteine enzimatice care se deplaseaz\ spre exteriorul sau interiorul celulei.

Fig.9 Membrana citoplasmatic\ - reprezentare schematic\ a unui model tridimensional (dup\ Lodish [i Rothman,1979; cit.de Zarnea G., 1983).

28

Membrana citoplasmatic\ serve[te drept filtru selectiv, permi]ând accesul substan]elor nutritive `n celul\ [i eliminarea cataboli]ilor - procese reglate enzimatic de c\tre sistemele de transport [i permeaze. Ea este implicat\, de asemenea, `n reglarea proceselor de diviziune celular\ [i sporogenez\.

Prin invaginarea [i plierea membranei spre interiorul celulei bacteriene iau na[tere ni[te forma]iuni numite mezozomi, care se leag\ de genomul bacterian.

Peretele celular

Este situat la exteriorul membranei citoplasmatice fiind mai gros decât aceasta (15 – 30 nanometri), rigid [i poros.

Structura morfochimic\ a peretelui celular este determinant\ pentru grosimea, gradul de rigiditate [i afinitatea sa fa]\ de anumite substan]e colorante (afinitate tinctorial\). In func]ie de modul `n care se coloreaz\ prin metoda Gram, bacteriile se `mpart `n Gram pozitive (colorate `n violet) [i Gram negative (colorate `n ro[u), iar prin metoda Ziehl – Neelsen, `n acidorezistente [i neacidorezistente. La bacteriile Gram pozitive peretele este gros [i rigid , iar la cele Gram negative este mai sub]ire [i mai elastic.

Peretele celular este format dintr-un strat bazal care ader\ la membrana citoplasmatic\, similar ca [i compozi]ie chimic\ la toate bacteriile [i un strat superficial cu o structur\ diferit\ la cele trei categorii tinctoriale (Gram pozitive, Gram negative, acidorezistente), numit stratul structurilor speciale.

Stratul bazal este un polimer glicopeptidic numit peptidoglican sau murein\ (lat. murus=zid). El este format din macromolecule lungi de zaharide (N-acetilglucozamin\ [i acid N-acetilmuramic) dispuse paralel [i legate `ntre ele prin pun]i polipeptidice, realizând astfel o re]ea care `ncorseteaz\ celula [i `i confer\ rezisten]\ mecanic\.

La bacteriile Gram pozitive, stratul structurilor speciale con]ine polizaharide [i proteine iar la numeroase specii, acizi teichoici, lipoteichoici [i teichuronici, care confer\ peretelui rigiditate.

Peretele bacteriilor Gram negative, de[i mai sub]ire, are o structur\ mai complex\. Stratul bazal este format dintr-un complex peptidoglican-lipoprotein\, iar stratul structurilor speciale este constituit dintr-o membran\ extern\ `n care predomin\ liopopolizaharidele (LPS). Complexul LPS are func]ia de endotoxin\.

Intre peretele celular [i membrana citoplasmatic\ a bacteriilor Gram negative se g\se[te un spa]iu periplasmatic, care con]ine proteine de legare cu rol `n chimiotaxie [i numeroase enzime (fosfataz\ alcalin\, enzime hidrolitice, deoxiribonucleaze, etc.) cu rol `n preg\tirea substan]ele care au traversat peretele, pentru trecerea lor prin membrana citoplasmatic\. Stratul structurilor speciale este mai bine reprezentat cantitativ la speciile Gram negative, `n compara]ie cu cel bazal, raport inversat la speciile Gram pozitive (fig. 10 a, b).

La bacteriile acidorezistente, structurile speciale sunt foarte bogate `n complexe formate din acid micolic [i ceruri, fapt care explic\ rezisten]a acestora la decolorarea cu acizi (colora]ia Ziehl – Neelsen).

Peretele celulelor bacteriene are o semnifica]ie biologic\ multipl\ : - prin rigiditatea sa, asigur\ men]inerea formei celulelor bacteriene; - `ndepline[te rol protector fa]\ de factorii nocivi de mediu, `n special fa]\ de [ocul osmotic, având `n vedere c\ mediile de via]\ ale bacteriilor sunt hipotonice `n raport cu con]inutul celulei bacteriene; - prin porii s\i, mediaz\ schimbul de substan]e `ntre mediu [i celul\;

29

- particip\ la procesul de cre[tere [i diviziune celular\, urmând membrana citoplasmatic\ `n formarea septurilor transversale care separ\ celula-mam\ `n cele dou\ celule-fiice; - con]ine receptori pentru bacteriofagi [i bacteriocine; - con]ine enzime autolitice care se activeaz\ `n momentul sporul\rii eliberând sporul prin liza sporangiului [i `n momentul germin\rii determinând liza `nveli[urilor sporale.

Fig.10 a. Structura peretelui bacterian la bacteriile Gram pozitive (dup\ Hart T. [i Shears P.,

1997)

Orice factor care altereaz\ sau inhib\ sinteza peptidoglicanului (fermen]i litici, antibiotice, caren]e nutritive , etc.) determin\, atât ,,in vitro” cât [i ,,in vivo”, apari]ia unor bacterii cu morfologie modificat\, cunoscute sub denumirile de protopla[ti [i sferopla[ti.

Fig.10.b. Structura peretelui bacterian la bacteriile Gram negative (dup\ Hart T. [i Shears P., 1997)

30

Capsula Este o forma]iune extraparietal\, prezent\ numai la anumite specii bacteriene [i

numai `n anumite condi]ii de mediu. Speciile patogene capsuleaz\ de regul\ `n organism sau `n cazul prezen]ei `n mediul de cultur\ a unui lichid organic (ser sanguin, plasm\, lichid ascitic, etc.)

Bacteriile capsulogene care intereseaz\ patologia veterinar\ sunt: Bacillus anthracis, Streptococcus pneumoniae, Klebsiella pneumoniae , Clostridium perfringens, Pasteurella multocida.

Capsulele acestor specii se deosebesc prin gradul de aderen]\ la peretele celular, grosime, consisten]\ [i structur\ chimic\.

Din punct de vedere chimic, capsula este format\ din 98% ap\, restul fiind reprezentat de polizaharide sau polipeptide, `n func]ie de specie.

Func]ia biologic\ a capsulei este de a proteja celula bacterian\ fa]\ de ac]iunea unor factori nocivi. In cazul speciilor patogene, capsula are un rol important `n evitarea procesului de fagocitoz\, constituind un important factor de agresivitate. Inafara organismului, prin con]inutul crescut de ap\, capsula protejeaz\ bacteriile de efectele desica]iei.

CON}INUTUL

Con]inutul celulei bacteriene se compune din citoplasm\ [i genom bacterian. Citoplasma Citoplasma celulei bacteriene are consisten]\ de gel, nu prezint\ curen]i

citoplasmatici [i `n consecin]\, nici deplas\ri evidente ale elementelor componente. La celulele tinere [i `n condi]ii normale de dezvoltare, citoplasma ader\ la

membran\ [i se prezint\ ca o mas\ dens\, omogen\ [i intens colorabil\. La celulele `mb\trânite, citoplasma `[i pierde treptat afinitatea tinctorial\, se retracteaz\ centripet [i cap\t\ o structur\ granular\ cu numeroase vacuole .

Citoplasma reprezint\ sediul materialului genetic [i al unor structuri cu caracter de granule, incluzii [i vacuole. Spre deosebire de celulele eucariote, in citoplasma celulelor bacteriene lipsesc mitocondriile, aparatul Golgi [i reticulul endoplasmatic propriu-zis.

Ribozomii sau granulele lui Palade reprezint\ elementele de baz\ ale citoplasmei, `n care apar ca mici granule relativ sferice, cu un diametru de 10-20 nanometri, num\rul lor fiind de ordinul zecilor de mii.

Din punct de vedere chimic, ribozomii sunt alc\tui]i din acid ribonucleic (65%) [i proteine (30-35%).

Sub raport func]ional, ribozomii constituie sediul sintezei proteinelor structurale [i enzimatice, pe baza informa]iei genetice preluate de la ADN prin intermediul ARN-ului mesager.

Activitatea ribozomilor bacterieni poate fi inhibat\ de unele antibiotice cum sunt streptomicina, neomicina [i tetraciclinele. La organismele eucariote, ribozomii sunt insensibili fa]\ de antibiotice, fapt care permite utilizarea acestora `n terapia bolilor infec]ioase, f\r\ afectarea organismului.

Incluziile sunt structuri inerte, prezente inconstant `n citoplasma bacteriilor. Ele reprezint\ materiale de rezerv\ care se acumuleaz\ `n celul\ direct propor]ional cu

31

vârsta [i con]inutul mediului `n substan]e nutritive. Din punct de vedere chimic, incluziile sunt formate din polimeri organici (amidon, glicogen, acid poli-β-hidroxibutiric), cristale de substan]e anorganice (sulf, carbonat de calciu) [i polimeri anorganici.

Cromatoforii, prezen]i la bacteriile fotosintetizante, sunt organite specializate `n procesele de biosintez\ prin mecanisme analoage fotosintezei plantelor.

Vacuolele sunt variabile ca m\rime (0,3 – 0,5 µm) [i num\r (6-20/celul\), fiind mai frecvent `ntâlnite la celulele tinere. Ele pot con]ine lichide cu rol `n reglarea presiunii osmotice, sau gaze. Vacuolele cu gaze sunt prezente `n citoplasma unor bacterii din sol, capabile s\ capteze azotul atmosferic [i la bacteriile acvatice aerobe pe care le antreneaz\ la suprafa]a apei, asigurându-le contactul cu oxigenul atmosferic.

In citoplasma celulelor bacteriene se g\se[te cea mai important\ parte din echipamentul enzimatic r\spunz\tor de metabolismul celulei, precum [i diferite tipuri de ARN (mesager, ribozomal [i solubil).

Pigmen]ii sunt substan]e colorate prezente `n citoplasma bacteriilor cromogene. Speciile patogene pentru om [i animale, produc\toare de pigmen]i sunt: Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Rhodococcus equi, Mycobacterium tuberculosis..

Semnifica]ia biologic\ a pigmen]ilor bacterieni difer\ `n func]ie de natura chimic\ a pigmentului, f\r\ a fi complet elucidat\.

Rolul clorofilelor `n fotosintez\ este bine stabilit, `ns\ asupra func]iei celorlal]i pigmen]i, p\rerile emise au valoare ipotetic\.

~n practica identific\rii bacteriilor, prezen]a pigmen]ilor este un criteriu taxonomic valoros [i u[or decelabil.

Citoplasma constituie sediul metabolismului bacterian unde se desf\[oar\ procesele de asimila]ie [i dezasimila]ie, precum [i alte func]ii vitale ale celulei bacteriene cum sunt reproducerea [i sporogeneza.

Materialul genetic Materialul genetic al bacteriilor este constituit din material genetic nuclear [i

din plasmide . Materialul genetic nuclear este format dintr-un singur cromozom [i nu este

delimitat de o membran\ proprie. Pentru a marca aceste diferen]e fa]\ de nucleul celulelor eucariote, termenul de ,,nucleu” a fost `nlocuit cu termenii de ,,nucleoid”, ,,genom bacterian”, ,,cromozom bacterian” sau ,,nucleozom”.

Cromozomul este constituit dintr-o macromolecul\ de ADN bicatenar care con]ine 4 . 106 perechi de nucleotide [i are o lungime de aproximativ 1 mm. Macromolecula de ADN se afl\ `ns\ `ntr-o stare compact\, condensat\, prin pliere [i superspiralare, astfel `ncât ocup\ doar 5-16% din volumul celulei.

Nucleoidul are o form\ asem\n\toare cu a celulei bacteriene: sferic\ `n cazul cocilor [i alungit\ `n cazul bacililor. Pe lâng\ AND, cromozomul bacterian mai con]ine cantit\]i reduse de proteine, lipide [i ARN.

Plasmidele sunt molecule mici de ADN dublu catenar, independente de cromozom, caracteristice pentru celula procariot\. Pentru desemnarea lor se utilizeaz\ deseori termenii de material genetic auxiliar sau extracromozomal.

Plasmidele reprezint\ aproximativ 1% din m\rimea [i masa molecular\ a cromozomului [i sunt, `n majoritatea lor, transferabile de la o celul\ bacterian\ la alta `n cadrul fenomenului de conjugare.

32

Atât cromozomul cât [i plasmidele au posibilitatea de autoreplicare. Replicarea plasmidelor are loc independent de cea a cromozomului.

Func]ia biologic\ a materialului genetic const\ `n determinarea caracterelor care definesc fiecare specie bacterian\ [i transmiterea lor ereditar\. Având `n vedere posibilitatea de transfer a plasmidelor, se poate aprecia c\ ele au un rol major `n procesul de circula]ie a informa]iei genetice `n cadrul popula]iilor bacteriene, care are ca rezultat o mai bun\ adaptare a acestora la condi]iile de mediu.

Organitele celulare

Organitele celulare (cilii sau flagelii [i pilii sau fimbriile) sunt forma]iuni

extraparietale, prezente numai la unele specii bacteriene, cu rol `n procesele de adaptare la mediu.

Cilii (flagelii ) Sunt organite de form\ cilindric\, cu diametrul de 12-25 nanometri [i

lungimea de 25-30 micrometri, `ntâlnite mai ales la bacteriile alungite – bacili, vibrioni, spirili – [i mai rar la formele cocoide. Au rol `n mi[care, bacteriile ciliate fiind mobile.

Intre speciile bacteriene ciliate exist\ diferen]e sub aspectul num\rului [i al modului de dispunere a cililor pe suprafa]a celulei bacteriene, distingându-se urm\toarele categorii de bacterii: atricha (neciliate), monotricha (un singur cil dispus polar), amfitricha (câte un cil la ambii poli), lofotricha (un smoc de cili la unul din poli) [i peritricha (numero[i cili amplasa]i pe toat\ suprafa]a celulei) – fig. 11

Fig. 11. Num\rul [i modalit\]ile de dispunere a cililor pe suprafa]a celulei bacteriene:

1. atricha; 2, 3. monotricha;4.amfiticha; 5. lofotricha; 6. peritricha. Cu ajutorul cililor, bacteriile se pot deplasa cu viteza de 20-80 micrometri pe

secund\, echivalând cu de 40 de ori lungimea celulei bacteriene. Pentru compara]ie, men]ion\m faptul c\ ghepardul, considerat cel mai rapid dintre animale, alearg\ cu o vitez\ care nu dep\[e[te de trei ori lungimea corpului pe secund\ .

Bacteriile realizeaz\ o mi[care de rostogolire când cilii se rotesc `n sensul acelor de ceasornic [i o deplasare `n linie dreapt\ când ace[tia se rotesc `n sens antiorar. In determinarea direc]iei de deplasare intervin mecanismele de tip chimiotactic. Substan]ele utile metabolismului bacterian (glucidele, aminoacizii, ionii de calciu [i de magneziu, oxigenul pentru bacteriile aerobe ,etc) sunt atractante, exercitând un

33

chimiotactism pozitiv asupra bacteriilor ciliate, iar cele nocive (alcoolii, ionii de hidrogen, ionii hidroxil, metalele grele, etc.) au un efect repelant (de respingere) printr-un chimiotactism negativ.

Analog capsulogenezei, sinteza cililor este dirijat\ de factori genetici a c\ror represare [i depresare este realizat\ de factorii mediului ambiant. Factorii de mediu capabili s\ induc\ varia]ii fenotipice `n geneza [i motilitatea cililor sunt temperatura [i diverse substan]e chimice. Astfel, Yersinia enterocolitica [i Listeria monocytogenes sunt mobile numai la 20-22 ºC (nu [i la 37ºC), serurile hiperimune specifice inhib\ mobilitatea salmonelelor [i a altor specii ciliate, iar acidul boric [i sulfatiazolul inhib\ mobilitatea speciei Proteus vulgaris.

Pilii (fimbriile) Pilii sunt apendici filamento[i mult mai sub]iri [i mai scur]i decât cilii dar mult

mai numero[i, a[eza]i peritrich pe suprafa]a bacteriilor [i vizibili numai la microscopul electronic. Denumirile prin care sunt desemnate aceste structuri sugereaz\ caracteristicile lor morfologice: fimbrii (lat. fimbria = franjuri), pili (lat. pilus = p\r).

In func]ie de unele caractere morfologice, de num\r [i de func]ia biologic\ pe care o `ndeplinesc, se deosebesc 6 tipuri de pili, notate cu cifre romane de la I la V [i cu litera F (pilul sexual sau donor).

In ultimii ani exist\ tendin]a de a departaja, din punct de vedere semantic, cei doi termeni - ,,fimbrii” [i ,,pili” - `n sensul utiliz\rii primului pentru desemnarea tipurilor I-V [i a celui de-al doilea, numai pentru pilii de sex.

Fimbriile sunt forma]iuni tubulare compacte, f\r\ canal axial, cu dimensiuni cuprinse `ntre 1-20 µm lungime [i 3-14 nm diametru. Ele sunt dispuse pericelular, uneori polar sau bipolar, num\rul lor variind `ntre 1 [i 1000 per celul\. .

Fimbriile confer\ bacteriilor capacitatea de a adera la suprafa]a epiteliilor [i a altor substraturi, fiind considerate factori de patogenitate.

Pilii de tip F, denumi]i [i pili sexuali, sunt structuri tubulare str\b\tute de canal axial, `n structura c\rora intr\ o fosfoglicoprotein\ (pilina), ale c\rei molecule sunt ansamblate dup\ o simetrie helicoidal\. Ei sunt codifica]i de o plasmid\ numit factorul ,,F” (de fertilitate sau de sex), care confer\ celulei purt\toare proprietatea de donor de material genetic sau celul\ - mascul F+.

Rolul pililor ,,F” este analog organului copulator, deoarece prin lumenul lor are loc transferul de ADN de la o celul\ bacterian\ F+ la una F- `n cadrul procesului de conjugare - o form\ primitiv\ de sexualitate, singura posibil\ la bacterii.

3.3.2. FIZIOLOGIA BACTERIILOR

3.3.2.1. COMPOZI}IA CHIMIC| A CELULEI BCTERIENE

Compozi]ia chimic\ elementar\ a bacteriilor, sub aspectul con]inutului `n

elemente biogene, nu difer\ de a celorlalte organisme vii. Compozi]ia molecular\ se diferen]iaz\ `ns\ de cea a organismelor vegetale [i

animale prin prezen]a unor constituen]i moleculari specifici bacteriilor. O celul\ bacterian\ con]ine aproximativ 3000-6000 tipuri de molecule diferite,

dintre care aproximativ jum\tate apar]in compu[ilor anorganici cu mas\ molecular\ mic\ (apa [i s\rurile minerale), iar cealalt\ jum\tate, compu[ilor organici cu diverse grade de complexitate structural\.

34

3.3.2.1.1. Compu[ii anorganici

Apa reprezint\ aproximativ 75-80 % din greutatea umed\ a celulei bacteriene, `n care se g\se[te sub form\ liber\ sau legat\ inseparabil de alte structuri chimice.

Ea constituie mediul care asigur\ vehicularea substan]elor nutritive [i a metaboli]ilor, precum [i desf\[urarea reac]iilor chimice care stau la baza proceselor vitale.

S\rurile minerale reprezint\ 2 – 30% din greutatea bacteriilor uscate. Elementele care intr\ `n compozi]ia lor sunt : P, K, Na, Cl, S, O, H, Fe [i `n propor]ii mai reduse, Mg, Cu, [i Zn.

S\rurile minerale `ndeplinesc urm\toarele func]ii biologice: • asigur\ reglarea presiunii osmotice la nivelul membranei citoplasmatice ; • realizeaz\ sistemul tampon adecvat men]inerii pH-ului optim al mediului celular; • activeaz\ unele sisteme enzimatice, rol pe care `l `ndeplinesc mai ales ionii de Cu [i de Mg ; • intr\ `n structura unui important num\r de constituien]i celulari (rol plastic).

3.3.2.1.2. Compu[ii organici Glucidele totalizeaz\ 4 – 25% din greutatea celulelor bacteriene uscate,

propor]ia lor variind `n func]ie de specia bacterian\, vârsta culturii [i compozi]ia chimic\ a substratului nutritiv. Ele au rol plastic, energetic sau de material de rezerv\.

Lipidele, prezente `n celula bacterian\ `n propor]ie de 1 – 20 % din greutatea uscat\ a bacteriilor, pot fi din punct de vedere chimic, gliceride, fosfatide, steride [i ceruri. Al\turi de glucide, lipidele constituie rezervele nutritive ale celulei bacteriene cu un poten]ial energetic crescut.

Acizii nucleici . Spre deosebire de virusuri, care con]in un singur tip de acid nucleic, `n celula bacterian\ sunt prezen]i ambii acizi nucleici.

Acidul dezoxiribonucleic (ADN) reprezint\ aproximativ 1/5 din con]inutul celulei, fiind constituientul nucleoidului, respectiv al cromozomului bacterian [i al plasmidelor.

Acidul ribonucleic (ARN), se g\se[te `n citoplasm\ sub cele trei forme diferite sub aspectul m\rimii moleculei [i al func]iei biologice pe care o `ndeplinesc `n mecanismul sintezei proteinelor: ARN mesager, ARN de transport sau solubil [i ARN ribozomal.

ARN-ul total constituie 10 – 20 % din greutatea uscat\ a celulei. Proteinele reprezint\ aproximativ 60% din greutatea uscat\ a bacteriilor [i

constituie componentele esen]iale pentru via]a celulei bacteriene. Ele se g\sesc atât `n stare pur\ cât [i sub form\ de complexe lipo- sau glicoproteice.

Din punct de vedere al rolului pe care `l `ndeplinesc, proteinele bacteriene pot fi grupate `n : • proteine constitutive, care fac parte din structura diferitelor componente celulare, [i • proteine enzimatice (enzimele), care constituie biocatalizatorii `ntregii activit\]i metabolice a celulei bacteriene. Enzimele constituie, `n ansamblul lor, aparatul sau echipamentul enzimatic al celulei bacteriene. El este caracteristic pentru fiecare specie bacterian\ [i reprezint\, prin urmare, un important criteriu taxonomic. Punerea `n eviden]\ a enzimelor bacteriene prin reac]ii sau teste biochimice face parte din conduita curent\ a identific\rii bacteriilor.

35

3.3.2.2. NUTRITIA LA BACTERII

Microorganismele, ca [i celelalte organisme vii, sunt caracterizate printr-o activitate fiziologic\ ne`ntrerupt\, mai mult sau mai pu]in intens\, `n cursul c\reia cresc, se divid ,`[i modific\ structura, compozi]ia chimic\ [i pozi]ia `n mediu, etc. Exercitarea acestor activit\]i presupune prezen]a `n mediile lor de via]\ a unor substan]e nutritive utilizabile `n sinteza constituien]ilor celulari ( surse plastice ) [i a unor surse de energie . Exigen]e [i tipuri nutritive la bacterii

Posibilit\]ile bacteriilor de a folosi diverse surse plastice [i energetice sunt

extrem de variate. Considerate `n ansamblu, microorganismele sunt cele mai omnivore organisme cunoscute, deoarece `[i realizeaz\ metabolismul folosind cele mai diverse surse de substan]e nutritive : de la N molecular, CO2 [i S, pân\ la substan]ele organice complexe.

In raport cu sursa de energia pe care o utilizeaz\ `n procesul de nutri]ie, bacteriile se `ncadreaz\ `n dou\ tipuri principale :

- tipul fototrof care utilizeaz\ energia luminoas\ transformând-o `n energie de legare chimic\ cu ajutorul unor pigmen]i asem\n\tori clorofilei;

- tipul chimiotrof, lipsit de pigmen]i fotosintetizan]i, pentru care unica surs\ de energie o reprezint\ reac]iile biochimice de oxidoreducere.

Pe baza capacit\]ii de a utiliza substan]ele anorganice [i organice ca surse de material de sintez\ [i energie se diferen]iaz\ :

- tipul litotrof ( lith = piatr\ ) sau autotrof ( `n sensul de independent , liber ) c\ruia `i apar]in bacteriile capabile s\-[i sintetizeze to]i constituen]ii celulari pornind de la surse simple anorganice de C [i de N ca : CO2 , NH3, NO2 ,NO3 ,etc.;

- tipul organotrof sau heterotrof `n care se `ncadreaz\ bacteriile dependente de materia organic\, care nu se pot dezvolta decât `n prezen]a substan]elor organice ca surse de energie , C [i N .

Deci, `n timp ce autotrofele prin sintezele lor genereaz\ substan]e organice, heterotrofele le descompun.

Ansamblând cele dou\ criterii, bacteriile fototrofe pot fi `mp\r]ite `n fotoautotrofe ( fotolitotrofe ) [i fotoorganotrofe ( fotoheterotrofe ), iar bacteriile chimiotrofe se pot clasifica , de asemenea, `n chimioautotrofe ( chimiolitotrofe ) [i chimioorganotrofe ( chimioheterotrofe ). In rândul bacteriilor chimiotrofe se pot `ns\ diferen]ia tipuri intermediare capabile s\ utilizeze atât compu[i organici cât [i anorganici. Astfel, exist\ bacterii capabile s\ utilizeze carbonul organic sau anorganic [i azotul anorganic constituind un subtip numit mezotrof. Altele pot metaboliza carbonul organic [i azotul anorganic fiind `ncadrate `n subtipul prototrof.

Deoarece bacteriile autotrofe nu intereseaz\ bacteriologia medical\ [i medical-veterinar\, `n continuare vor fi men]ionate numai sursele de substan]e organice pentru cele mai importante elemente biogene necesare bacteriilor chimioheterotrofe , categorie `n care se `ncadreaz\ majoritatea bacteriilor patogene.

Principala surs\ de carbon pentru aceste bacterii o reprezint\ glucidele [i polialcoolii [i `ntr-o propor]ie mai redus\ diferi]i acizi organici, cetonele, lipidele, acizii gra[i, etc. Sursele de azot organic sunt reprezentate `n primul rând de aminoacizi, urma]i `n cazul a numeroase specii, de alte substan]e cu azot diferite ca grad de complexitate: uree, peptone, proteine . Unele bacterii patogene pot folosi [i surse de

36

azot anorganic, cum este amoniacul rezultat din hidroliza ureei sau din reducerea nitra]ilor `n nitri]i [i a nitri]ilor `n amoniac.

Inafar\ de carbon [i azot , toate bacteriile au nevoie de macroelemente ( P, S,, O, H, K, Mg, Fe, Ca,Mn, etc. ) [i microelemente ( Cu, Zn, Mo, etc. ), acestea din urm\ fiind indispensabile activit\]ii catalitice a unor enzime.

3.3.2.2.3. METABOLISMUL BACTERIAN

Prin analogie cu celula vegetal\ [i animal\, metabolismul bacterian implic\

totalitatea reac]iilor biochimice catalizate enzimatic care permit bacteriilor s\ ob]in\ din nutrien]i, atât compu[i necesari pentru sinteza constituien]ilor celulari, cât [i energia necesar\ pentru aceste sinteze [i pentru alte activit\]i care necesit\ consum de energie. Activitatea metabolic\ a bacteriilor poate fi diferen]iat\ `n metabolism energetic care include catabolismul [i respira]ia [i metabolism de sintez\ sau anabolism.

Catabolismul

Substraturile exogene care pot constitui surse energetice [i plastice pentru

bacteriile heterotrofe sunt reprezentate `n majoritatea cazurilor de compu[i organici cu structur\ complex\ : proteine, glucide, lipide. Eliberarea energiei prin procesele de catabolism se realizeaz\ treptat, `n trei faze distincte.

Faza I . Macromoleculele sunt dezansamblate `n unit\]ile lor de construc]ie: proteinele `n

aminoacizi, polizaharidele `n monozaharide, iar lipidele `n glicerol [i acizi gra[i. In aceast\ prim\ faz\ se elibereaz\ de obicei mai pu]in de 1% din energia total\ a macromoleculelor care se pierde `n bun\ parte sub form\ de c\ldur\.

Faza II. Aminoacizii, monozaharidele [i acizii gra[i rezulta]i `n prima etap\ sufer\ o

degradare incomplet\ cu formarea de produ[i intermediari - amoniac, acid piruvic, acizi gra[i inferiori, etc.- bioxid de carbon [i ap\. Energia eliberat\ reprezint\ aproximativ o treime din energia total\ a substraturilor ini]iale.

In aceast\ faz\, hexozele pot fi metabolizate pe c\i diferite - calea glicolizei, calea Entner-Doudoroff sau calea hexozomonofosfatului - dar produ[ii finali nu sunt foarte diferi]i. In mod similar , aminoacizii pot fi cataboliza]i pe c\i diferite , dar, indiferent de calea utilizat\ , rezultatul const\ `n formarea de acetil-Co A sau de intermediari ai ciclului acizilor tricarboxilici ( ciclul Krebs ) .

Faza III In cursul acestei faze, produ[ii intermediari sunt descompu[i `n CO2 [i H2O pe

calea acizilor tricarboxilici, rezultând, de regul\, cantitatea maxim\ de energie. Nu toate substraturile ajung `ns\ la aceast\ ultim\ faz\. In multe cazuri, degradarea se opre[te la produ[ii intermediari care sunt deseori prelua]i sub form\ de precursori [i introdu[i `n filiera reac]iilor anabolice sub ac]iunea enzimelor biosintetizante.

Pentru produ[ii finali rezulta]i din activitatea catabolic\, celula bacterian\ dispune de multiple c\i de utilizare, [i anume :

-hidrogenul rezultat din procesele de oxidare este introdus `n circuitul respirator pentru reac]iile de reducere cu cedare c\tre al]i acceptori.

-oxigenul rezultat `n urma reac]iilor de reducere este valorificat `n procesele de oxidare;

-energia rezultat\ `n diferitele etape ale degrad\rii catabolice este utilizat\ `n procesele endergonice (consumatoare de energie) ale biosintezelor celulare.

37

Respira]ia

Bacteriile, ca toate celelalte vie]uitoare, respir\, ceea ce `n sensul obi[nuit al

cuvântului `nseamn\ c\ ele consum\ oxigen pentru a produce cu ajutorul lui reac]ii chimice exoterme eliberatoare de energie. Pasteur a observat cel dintâi c\ unele specii bacteriene tr\iesc [i se `nmul]esc `n absen]a oxigenului mai bine chiar decât `n prezen]a lui, deci respir\ f\r\ oxigen. Aceast\ constatare, pe lâng\ altele, a dus la o l\rgire a con]inutului no]iunii de respira]ie, `n sensul c\ se nume[te proces respirator orice reac]ie chimic\ eliberatoare de energie care se petrece in vivo `n prezen]a sau `n absen]a oxigenului.

Bacteriile chimiotrofe `[i procur\ cea mai important\ parte a energiei prin procesul de respira]ie celular\ care const\ `ntr-o succesiune de reac]ii de oxido-reducere biologic\ ce pot avea loc `n aerobioz\ sau anaerobioz\*.

Prin oxido-reducere biologic\ se `n]elege pierderea atomilor de H ( e¯ [i H +) din molecula unei substan]e chimice ( S ) care se oxideaz\ eliberând energie [i transferul lor c\tre o substan]\ acceptoare ( A ) care se reduce, conform ecua]iei :*

SH2 + A< => S + AH2 + energie Respira]ia la bacterii se rezum\ `n esen]\, la preluarea hidrogenului rezultat din

reac]iile catabolice prin intermediul unor enzime numite dehidrogenaze [i cedarea lui c\tre un acceptor final care poate fi oxigenul sau alt\ substan]\.

Dup\ natura acceptorului final de electroni de H , respira]ia bacterian\ este de trei tipuri :

1. respira]ia aerob\ ( oxibiotic\ ), un proces de de oxidare complet\ a substraturilor cu ajutorul oxigenului molecular ca acceptor final de H [i eliberarea unei cantit\]i mari de energie ;

2. respira]ia anaerob\ ( anoxibiotic\ ) `n care acceptorul final de H poate fi orice substan]\ anorganic\, exceptând oxigenul;

3. fermenta]ia , un proces de oxido-reducere biologic\ care are loc `n condi]ii de anaerobioz\ sau `n prezen]a oxigenului dar f\r\ interven]ia lui [i `n care energia este ob]inut\ prin utilizarea compu[ilor organici atât ca donatori cât [i ca acceptori de electroni. Spre deosebire de respira]ia aerob\, `n cursul fermenta]iei se elibereaz\ o mic\ parte din energia con]inut\ `n substrat, rezultând numero[i produ[i de degradare par]ial\. Ace[tia variaz\ foarte mult `n raport cu substratul [i calea metabolic\ * * .

Deoarece eliberarea brusc\ a energiei din substraturile oxidate - `ntr-o singur\ treapt\ ( a[a cum arat\ reac]ia de mai sus ) - ar fi d\un\toare pentru celul\ , transferul hidrogenului c\tre acceptor se realizeaz\ `n mai multe etape, cu participarea unui `ntreg arsenal de enzime respiratorii care servesc ca acceptori tranzitorii de hidrogen .Ele se reduc [i se oxideaz\ succesiv prin preluarea [i respectiv cedarea hidrogenului de la una la alta c\tre acceptorul final ,constituind sistemul transportor de electroni sau catena de respira]ie celular\ .

Anabolismul

Anabolismul const\ `n secven]e de reac]ii enzimatice, desf\[urate `n trepte, prin

care se efectueaz\ sinteza constituien]ilor celulari pornind de la precursori reprezenta]i de produ[ii intermediari ai catabolismului sau de substan]ele preluate din mediu.

38

Ca [i procesele de catabolism , reac]iile de biosintez\ se realizeaz\ tot `n trei faze care se succed `n sens invers :

- producerea de subunit\]i care vor intra `n componen]a macromoleculelor specifice fiec\rui constituient celular;

- activarea subunit\]ilor cu ajutorul energiei eliberate prin descompunerea compu[ilor macroergici de tip ATP ( adenozin-trifosfat ) `n care a fost stocat\ pe parcursul degrad\rii diferi]ilor compu[i ;

- formarea de macromolecule prin polimerizarea sau condensarea subunit\]ilor activate.

Totu[i, c\ile catabolice [i anabolice pentru un anumit substrat nu sunt complet reversibile. Astfel, reac]iile anabolice au ca punct de plecare , de cele mai multe ori, compu[i intermediari foarte diferi]i de cei care rezult\ din catabolismul compusului respectiv iar enzimele implicate sunt par]ial diferite . De exemplu, catabolismul serinei duce la formarea de piruvat, `n timp ce sinteza ei `ncepe de la 3-fosfoglicerat; histidina este catabolizat\ la α-cetoglutarat, iar sinteza ei este ini]iat\ de la ribozo-5-fosfat; degradarea glicogenului la acid lactic este catalizat\ de 12 enzime , dintre care numai 9 catalizeaz\ reac]ii reversibile .

3.3.2.2.4. CRESTEREA SI MULTIPLICAREA BACTERIILOR

Cre[terea bacteriilor

Celula bacterian\ cre[te pe seama depunerii de substan]\ celular\ rezultat\ din

metabolismul de biosintez\ [i a sporirii con]inutului `n ap\. Cre[terea se poate realiza uni- sau multidimensional, `n func]ie de locul [i modalitatea de dispunere a substan]ei nou elaborate.

Dup\ L a m a n n a ( cit. de Z a r n e a , 1984 ), exist\ urm\toarele posibilit\]i teoretice de cre[tere a celulei bacteriene: 1. cre[terea la una din extremit\]i ; 2. cre[tera la ambele extremit\]i ; 3. cre[terea `n vecin\tatea constituirii viitorului sept de diviziune ; 4. cre[terea prin intususcep]iune (depunerea de substan]\ nou\ diseminat [i intercalat

printre constituien]ii celulari preexisten]i ); 5. cre[tere prin depunerea materialului nou `n zona periferic\ a celulei ( limitrof

`nveli[ului ). In cursul cre[terii celulei bacteriene , raportul suprafa]\ / volum se mic[oreaz\

treptat datorit\ faptului c\ `n timp ce suprafa]a bacteriilor cre[te cu o ra]ie p\tratic\, volumul lor se m\re[te cu o ra]ie cubic\. Ori, activitatea normal\ a bacteriilor este condi]ionat\ de existen]a unui raport optim `ntre volumul celulei, care consum\ [i suprafa]a ei, prin care se face absorb]ia substan]elor nutritive [i eliminarea cataboli]ilor. In consecin]\ , pe parcursul cre[terii, aportul de substan]e nutritive din mediu satisface din ce `n ce mai pu]in exigen]ele metabolice ale celulei iar echilibrul ei chimic se altereaz\ deoarece circula]ia substan]elor prin difuzie `n ambele sensuri devine mai dificil\. Din cauza acestor perturb\ri, atunci când dispropor]ia dintre suprafa]\ [i volum atinge un anumit punct critic, raportul lor adecvat se restabile[te prin diviziunea celulei. Astfel, diviziunea celular\ este prin ea `ns\[i o form\ necesar\ de reglare a activit\]ii celulei bacteriene.

39

Multiplicarea bacteriilor

Spre deosebire de organismele pluricelulare, la care multiplicarea celulelor duce la m\rirea taliei individului, la bacterii [i la toate celelalte organisme unicelulare , ea are ca rezultat cre[terea num\rului de indivizi [i implicit a popula]iei respective.

Majoritatea speciilor bacteriene se multiplic\ prin diviziune direct\ ( diviziune simpl\ , sciziparitate ) iar un num\r redus de grupuri taxonomice se poate multiplica pe alte c\i : prin corpi elementari, ramificare , `nmugurire, spori.

Multiplicarea prin diviziune direct\ const\ `n scindarea unei celule bacteriene care a atins punctul critic de cre[tere `n dou\ celule-fiice , cel mai frecvent identice. La bacteriile de form\ alungit\ ( bacili, spirochete ), diviziunea se face transversal dup\ un plan perpendicular pe marele ax al celulei, `n centrul acesteia [i rareori excentric. La coci, diviziunea se poate realiza dup\ unul, dou\ sau trei planuri perpendiculare succesive.

In urma diviziunii, celulele rezultate se pot separa sau, la numeroase specii, pot s\ r\mân\ unite una sau mai multe genera]ii realizând grup\ri caracteristice cu valoare taxonomic\.

Diviziunea celulei bacteriene este precedat\ [i ini]iat\ de replicarea semiconservativ\ a AND-ului cromozomial, `n momentul `n care corpii nucleari nou forma]i sunt disponibili pentru segregare, astfel `ncât cele dou\ celule –surori s\ fie `nzestrate cu o copie exact\ a genomului celulei parentale

Multiplicarea prin corpi elementari a fost descris\ la chlamidii, la care, pe lâng\ diviziunea direct\, exist\ posibilitatea desf\[ur\rii unui ciclu vital. Punctul de plecare al acestui ciclu este reprezentat de structuri mici corpusculare, electronoopace, cu un diametru de aproximativ de 0,2 – 0,5 micrometri, numite corpi elementari. In celula gazd\, fiecare corp elementar cre[te transformându-se `n corp ini]ial sau reticulat, ajungând la 0,8 – 1,5 micrometri. In continuare, corpii reticula]i se multiplic\ prin diviziune iar celulele-fiice se reorganizeaz\ `n sensul transform\rii lor `n corpi elementari.

Multiplicarea prin ramificare, `nmugurire [i spori - proprie ciupercilor microscopice ( mice]i filamento[i [i levuri ) – este `ntâlnit\ doar la actinomicete [i unele bacterii fotosintetizante.

Dinamica multiplic\rii bacteriilor

Deoarece examinarea direct\ a bacteriilor `n diferite medii naturale este foarte

dificil\, se cunosc pu]ine date referitoare la multiplicarea popula]iilor bacteriene `n natur\ (Z a r n e a, 1994).

Cultivarea bacteriilor `n laborator a permis `ns\ un studiu detaliat al dinamicii procesului de multiplicare `n condi]ii experimentale [i al rela]iilor dintre multiplicare [i factorii de mediu.

S-a constatat astfel c\ o cultur\ bacterian\ prezint\ `n cursul existen]ei sale patru faze, distincte prin viteza de multiplicare a germenilor [i prin num\rul de celule vii pe unitatea de volum.

Aceste faze sunt: faza ini]ial\ de adaptare ,de laten]\ sau de lag1, faza de multiplicare exponen]ial\ sau logaritmic\, faza sta]ionar\ [i faza de declin.

Multiplicarea `n mediile lichide. Faza de laten]\ este cuprins\ `ntre momentul introducerii celulelor bacteriene `n

mediu, prin `ns\mân]are sau transplantare [i momentul când ele `ncep s\ se multiplice (`n medie, 2 ore), perioad\ `n care cultura nu este vizibil\ macroscopic.

1 (engl. to lag =a `ntârzia, a r\mâne `n urm\)

40

Faza de multiplicare exponen]ial\ sau logaritmic\ se caracterizeaz\ prin multiplicarea celulelor bacteriene, la debut cu o vitez\ progresiv m\rit\, apoi `ntr-un ritm constant [i caracteristic pentru fiecare specie bacterian. La majoritatea bacteriilor patogene, `n condi]ii optime , diviziunile se succed la intervale de 20-30 de minute, timp care reprezint\ vârsta unei genera]ii [i care este urmat de dublarea popula]iei bacteriene.

Durata fazei de multiplicare logaritmic\ este `n medie de 6-24 de ore Faza sta]ionar\ urmeaz\ unei scurte perioade (aproximativ 2 ore) `n care

multiplicarea nu se mai produce `n progresie geometric\ ci `ntr-un ritm care scade progresiv. Incetinirea multiplic\rii este determinat\ de modificarea mediului de cultur\ ( sc\derea concentra]iei nutrien]ilor, acumularea metaboli]ilor toxici `n concentra]ii inhibitorii, reducerea con]inutului `n oxigen, etc. ), dar mai ales de realizarea unei concentra]ii maxime de celule bacteriene pe unitatea de volum ( 3×107 - 3×109 pe ml ).

O dovad\ a faptului c\ principala cauz\ este o problem\ de spa]iu, o constituie multiplicarea de `nlocuire care caracterizeaz\ aceast\ perioad\, `n care rata de cre[tere a popula]iei bacteriene este nul\. Practic, diviziunile continu\ numai `n limita disponibilit\]ilor de spa]iu create prin moartea unor celule.

Aceast\ faz\ dureaz\ de la câteva ore pân\ la 7-8 zile, `n func]ie de specie. Faza de declin se caracterizeaz\ prin absen]a diviziunilor [i moartea logaritmic\ a

celulelor bacteriene pân\ la sterilizarea mediului. Cauzele care duc la moartea bacteriilor sunt multiple [i sunt legate `n special de epuizarea substan]e nutritive, diminuarea rezervelor respiratorii [i ac]iunea toxic\ exercitat\ de cataboli]ii acumula]i `n mediu .

Uneori un num\r mic de bacterii poate supravie]ui câteva s\pt\mâni sau luni pe seama substan]elor nutritive eliberate prin autoliza celulelor moarte. Fenomenul este cunoscut sub denumirile de reluarea cre[terii, cre[tere criptic\ sau canibalism. S-a estimat c\ pentru un supravie]uitor sunt necesare substan]ele provenite de la aproximativ 50 de celule moarte ( G r e c i a n u A., 1986 ).

In faza de declin, bacteriile prezint\ un polimorfism accentuat determinat de prezen]a celulelor `mb\trânite, cu forme atipice ( celule sferice, mici sau gigante, deformate, filamentoase, ramificate, etc. ) [i cu afinitate tinctorial\ sc\zut\. Evitarea erorilor generate de aceste modific\ri reclam\ efectuarea examenelor pentru `ncadrarea taxonomic\, testarea patogenit\]ii, testarea sensibilit\]ii bacteriilor [.a., numai pe culturi `n faza exponen]ial\.

Multiplicarea bacteriilor pe mediile solide. Particularit\]ile multiplic\rii pe mediile solide se datoreaz\ `n primul rând absen]ei

mi[c\rilor browniene care asigur\ dispersarea bacteriilor `n masa mediilor lichide [i accesul nediscriminatoriu al celulelor la resursele nutritive. Prin urmare , atât pe suprafa]a cât [i `n profunzimea mediilor solide, `n urma multiplic\rii rezult\ aglomer\ri de milioane de bacterii care, `n func]ie de abunden]a inoculului [i activitatea aparatului ciliar, pot `mbr\ca macroscopic dou\ forme : colonia izolat\ [i gazonul bacterian.

Colonia reprezint\ o mas\ compact\ de celule rezultate, de regul\, din multiplicarea unei singure celule bacteriene.

Dup\ declan[area fazei logaritmice, diviziunile se distan]eaz\ treptat pe m\sur\ ce colonia cre[te, deoarece `ntre celulele bacteriene care o compun se creeaz\ diferen]e privind posibilit\]ile de acces la substan]ele nutritive din mediu sau la oxigen ( `n cazul speciilor aerobe ) `n func]ie de pozi]ia lor: limitrof\ mediului sau `n centrul coloniei. Celulele de la periferia coloniilor, deoarece beneficiaz\ de un aport optim de oxigen [i de nutrien]i, se multiplic\ activ `n timp ce bacteriile din centrul coloniei pot fi moarte.

Dezvoltare unei colonii bacteriene este condi]ionat\ nu numai de interac]iunile celulelor individuale ci [i de influen]a coloniilor vecine; cu cât coloniile sunt mai numeroase [i mai dese, cu atât sunt mai mici, din cauz\ c\ se jeneaz\ reciproc prin eliminarea de metaboli]i toxici [i prin diminuarea concentra]iei nutrien]ilor.

41

MICOLOGIE GENERAL| Ciupercile microscopice (micromice]ii, fungii, mucegaiurile) reprezint\ un grup heterogen de microorganisme larg r\spândite `n natur\.

Se apreciaz\ c\ exist\ aproximativ 3000-4000 de genuri de mice]i cu peste 200000 de specii. Micromicetele au un tip de organizare eucariot, sunt constituite din ansambluri celulare (micelii, pseudomicelii) deseori specializate pe func]ii [i se multiplic\ printr-o mare diversitate de forme sexuate [i asexuate. Pe baza `nsu[irilor morfologice [i fiziologice, ciupercile microscopice au fost `mp\r]ite `n dou\ grupe mari: levurile (drojdiile) [i ciupercile filamentoase (mucegaiurile). ~ntre aceste dou\ forme distincte se plaseaz\ fungii dimorfi care, `n raport de condi]iile de mediu (organism, mediu de cultur\, temperatur\, etc.), pot cre[te fie ca levuri, fie ca fungi filamento[i.

4.1. MORFOLOGIA CIUPERCILOR MICROSCOPICE

Unitatea func]ional\ a micromice]ilor este celula, cu o structur\ specific\ [i o compozi]ie particular\, care o individualizeaz\ `n lumea vie]uitoarelor microscopice.

~n marea lor majoritate, ciupercile microscopice dispun de urm\toarele structuri: - un perete extern rigid (la levuri, cu o structur\ mai dens\ spre exterior [i mai

lax\ `n zonele superficiale), cu func]ii protectoare, `n structura c\ruia intr\ substan]e proteice, polizaharide (hemiceluloz\, glucan, manan, chitin\), acizi organici superiori;

- membran\ citoplasmatic\ lipoproteic\ ce con]ine steroli (compu[i care la bacterii sunt prezen]i numai la micoplasme);

- citoplasm\, `n care se g\sesc organite (mitocondrii, reticul endoplasmatic, aparat Golgi) [i structuri granulare (ribozomi, substan]e de rezerv\);

- nucleu, delimitat de membran\ nuclear\ [i alc\tuit din carioplasm\, 2-4 cromozomi [i nucleol.

Levurile Levurile au, de regul\, o organizare unicelular\ asem\n\toare bacteriilor. Celulele levurice au form\ sferic\ sau oval\ [i pot forma ansambluri celulare numite pseudomicelii (fig.12.).

42

Fig.12 Aspectul morfologic al levurilor cu forme pseudomiceliene

Ciupercile filamentoase

Ciupercile filamentoase reprezint\ grupul de fungi situa]i pe o treapt\ filogenetic\ superioar\ levurilor, deoarece la ele apare diferen]ierea ansamblurilor celulare pe principalele func]ii vitale: de nutri]ie [i de reproducere.

Ele sunt constituite din filamente lungi [i sub]iri numite hife, care formeaz\ `n ansamblul lor un miceliu adev\rat numit [i tal.

Miceliul majorit\]ii ciupercilor filamentoase este format din dou\ p\r]i distincte morfologic [i fiziologic: aparatul vegetativ [i cel reproduc\tor.

Aparatul vegetativ este constituit din hife ramificate care pot fi septate delimitând celule cilindrice, sau neseptate ( fig.13) Septurile prezint\ pori prin care citoplasma [i chiar nucleii trec dintr-o celul\ `n alta, sub influen]a curen]ilor intracitoplasmatici. Ele confer\ hifelor un grad crescut de rezisten]\ [i rigiditate.

Fig.13 Tipuri de micelii fungice: A- miceliu neseptat B- miceliu septat

Hifele neseptate sunt alc\tuite dintr-o celul\ unic\, mult alungit\ [i ramificat\ care con]ine uneori sute de nuclei `ntr-o citoplasm\ comun\. Indiferent de tipul de miceliu (septat sau neseptat), num\rul nucleilor este relativ constant pentru o anumit\ specie [i pentru speciile `nrudite.

Sub aspectul raportului cu mediul pe care se dezvolt\, la un miceliul se pot deosebi dou\ por]iuni:

43

- sistemul rizoidal constituit din hife fine, ramificate [i bine implantate `n mediu;

- miceliul aerian format din hife care se deta[eaz\ din sistemul rizoidal [i care sunt mai pu]in ramificate [i mai rezistente.

Aparatul reproduc\tor este constituit din hife aeriene specializate pe care se formeaz\ organele de `nmul]ire numite `n mod curent “corpi fructifican]i”, deoarece con]in spori `n interiorul sau pe suprafa]a lor (endo-, respectiv ectospori). Morfologia corpilor fructifican]i se caracterizeaz\ printr-o mare diversitate, constituind un important criteriu de diferen]iere a numeroaselor specii de fungi (criteriu taxonomic).

4.2. MODALIT|}ILE DE ~NMUL}IRE ALE CIUPERCILOR

MICROSCOPICE ~nmul]irea micromice]ilor se poate face asexuat [i sexuat. ~nmul]irea asexuat\ se poate realiza `n dou\ moduri: prin por]iuni de miceliu

[i prin spori de vegeta]ie ap\ru]i consecutiv mitozei (spori mitotici, asexua]i).

Tipuri de spori asexua]i Sporii asexua]i (mitotici, vegetativi) iau na[tere prin transformarea `n spor a

unor celule constituiente ale miceliului sau pseudomiceliului [i poart\ denumirea generic\ de talospori, sau printr-un proces de morfogenez\ `n interiorul sau pe suprafa]a corpilor fructifican]i. Din categoria talosporilor fac parte blastosporii, clamidiosporii, artrosporii [i aleuriile, iar sporii asexua]i deriva]i din corpii fructifican]i sunt sporangiosporii [i conidiosporii. Blastosporii iau na[tere printr-un proces de burjeonare sau `nmugurire. `ntâlnit mai frecvent la levuri. Procesul const\ `n formarea unui “mugure”, reprezentând o celul\-fiic\, prin evaginarea peretelui celular al celulei-mam\. Pe celula de origine, mugurii pot fi dispu[i polar, bipolar sau multilateral. Atunci când celulele-fiice nu se transform\

`n spori separându-se de celula-mam\ ci continu\ formarea de muguri adi]ionali, rezult\, `n cazul levurilor, pseudomicelii arborescente. Fig. 14 Geotrichum: segmentarea hifelor terminale pentru a forma artrospori (A) si modul de formare

al clamidosporilor (C); B- artrospor pe cale de germinare

Clamidosporii (fig.14) se formeaz\ `n interiorul celulei hifale `ntr-un mod asem\n\tor sporilor bacterieni (endospori). Ei au peretele `ngro[at [i citoplasma condensat\, fiind deosebit de rezisten]i la c\ldur\ [i usc\ciune. Clamidosporii sunt spori de rezisten]\ programa]i genetic s\ asigure, prin structura lor, persisten]a speciei `n condi]ii nefavorabile, ca [i sporii bacterieni. Prin compara]ie cu ace[tia, ceilal]i spori vegetativi [i sporii sexua]i (meiotici) sunt doar spori de `nmul]ire deoarece nu rezist\ mult timp `n mediul ambiant. Ei sunt programa]i genetic s\ germineze rapid [i s\ regenereze aparatul micelian, asigurând `nmul]irea ciupercilor microscopice `n condi]ii favorabile de mediu.

44

Artrosporii sau oidiile (fig. 256, p.300,Zarnea, 70)se formeaz\ la mucegaiurile septate prin fragmentarea `n celulele componente a unor hife vegetative terminale. Aleuriile (fig.15), sunt sporii unor ciuperci dermatofite ce se dezvolt\ pe filamentul micelian, de care r\mân ata[a]i; pot avea diferite m\rimi (macroaleurii, microaleurii) [i diverse moduri de dispunere.

Fig.15 Corpi fructificanti la ciuperci dermatofite: 1.Tricophyton;

2-Microsporum

Sporangiosporii sunt caracteristici fungilor nesepta]i din genurile Mucor, Absidia [i Rhizopus (fig.16). Ei se formeaz\ `n interiorul unor corpi fructifican]i cu aspect globulos numi]i sporangi sau sporoci[ti, rezulta]i prin dilatarea extremit\]ii unor hife fertile (sporangiofori) [i formarea unui perete transversal care realizeaz\ disjunc]ia `ntre hif\ [i sporange. Uneori, filamentul sporangiofor pe care se edific\ sporocistul poate prezenta o dilata]ie terminal\ numit\ columel\. ~n interiorul sporangelui au loc mitoze repetate, dup\ care nucleii-nou forma]i se `nconjoar\ de o mas\ de citoplasm\ proprie prin formarea unui perete celular, transformându-se `n spori.

Fig.16 Rhizopus nigricans: A-miceliu reproducator: a-sporange imatur:b-columela,

c- sporange matur plin cu spori, d-sporange rupt, f-spori; B- miceliu vegetativ: g-rizoizi Conidiosporii (conidiile) sunt spori externi care iau na[tere pe vârful dilatat al hifei specializate numite conidiofor, printr-un proces asem\n\tor `nmuguririi, formând [iraguri. ~ntre hif\ [i [iragurile de conidii se interpun ni[te piese intermediare numite sterigme. Forma corpilor fructifican]i conidiogeni variaz\ `n func]ie de gen sau specie; la Aspergilus spp., de exemplu, au aspect de m\ciuc\, iar la Penicillium spp., aspect de penson (fig. 17)

45

~nmultirea sexuat\ se realizeaz\ prin spori meiotici (sexua]i) rezulta]i din fuzionarea a dou\ celule-game]i, cu poten]ial ereditar diferit, situate pe aceea[i hif\ sau pe hife distincte dar apropiate. Cu excep]ia unor particularit\]i de detaliu, corelate cu nivelul evolutiv al mice]ilor, procesul de fuzionare a celor dou\ celule se realizeaz\ `n dou\ faze succesive. ~n prima faz\ are loc fuzionarea citoplasmei (plasmogamia) iar `n etapa urm\toare, fuzionarea nucleilor (cariogamia), rezultând astfel un zigot cu nucleu unic diploid (set dublu de cromozomi). Dup\ un anumit interval de timp, nucleul sufer\ o diviziune reduc]ional\ (meiotic\) reveninindu-se la haploidie.

Se deosebesc urm\toarele tipuri de spori sexua]i: zigosporii, oosporii, ascosporii [i bazidiosporii.

Zigosporii rezult\ din game]i identici ca structur\, form\ [i dimensiuni (izogame]i sau gametangi) care apar sub forma unor protuberan]e pe dou\ hife apropiate din acela[i miceliu sau apar]inând unor micelii diferite. Ajungând la un moment dat `n contact, membranele celulare se rezorb la acel nivel iar con]inutul lor protoplasmatic se contope[te rezultând un zigospor (fig.18)

Fig. 18 Etapele succesive ale procesului de formare a unui zigospor. Dou\ celule din acela[i miceliu sau din micelii diferite se `ntâlnesc (A,B) produc celule sexuale speciale ( C) care

fuzioneaz\ (D) [i formeaz\ un zigospor acoperit cu un perete protector, negru (E) care r\mâne `n stare laten]\ pân\ la germinare, când formeaz\ un corp fructificant de tip asexuat (F)

Fig. 17 Aspecte de micelii aeriene cu corpi fructificanti: 1-Rhizopus, 2- Aspergillus, 3-Penicillium

46

Oosporii rezult\ din game]i diferen]ia]i morfofiziologic (heterogame]i): unul mai mare (oogonul), de sex feminin [i altul mai mic, de sex masculin (anteridia). Oogonul fecundat se transform\ `n oospor. Atât zigosporii cât [i oosporii sunt `ntâlni]i la ciupercile inferioare [i reprezint\ faza diploid\ a ciclului de dezvoltare al acestora. Prin germinarea sporilor se revine la faza haploid\ reprezentat\ atât prin aparatul vegetativ cât [i prin sporii asexua]i (fig.18). Ascosporii [i bazidiosporii sunt caracteristici micromice]ilor superiori, la care cariogamia nu are loc imediat dup\ contopirea celor doi game]i: ascogonul [i anteridia. ~n urma acestui proces va rezulta mai `ntâi un miceliu special care va da na[tere unor corpi fructifican]i diferi]i ca form\, numi]i asce (aspect saciform) la micromice]ii din sub`ncreng\tura Ascomycotina [i bazidii (aspect de mânu[\ cu degete), la cei din sub`ncreng\tura Bazidiomycotina. ~n interiorul acestor forma]iuni are loc cariogamia prin fuzionarea celor doi nuclei. Dup\ un interval de timp, nucleul diploid sufer\ una sau mai multe diviziuni reduc]ionale. La ascomicete diviziunea reduc]ional\ va conduce la formarea a doi, patru sau opt nuclei haploizi care, la rândul lor, `nconjurându-se de un strat de plasm\ condensat\ [i un perete celular, vor genera un num\r echivalent de ascospori (fig.19). Eliberarea ascosporilor se face prin ruperea ascelor. Bazidia este `ntrucâtva similar\ unei asce, dar, spre deosebire de aceasta, `[i poart\ sporii nu `n interiorul, ci la exteriorul ei.

Fig.19 Formarea ascosporului la mucegaiuri. ~n celula binuclear\ (A) produs\ prin

fuzionarea a dou\ celule din acela[i miceliu sau din micelii diferite, nucleii se unesc (B), se divid repetat (C [i D) formând 8 nuclei sporali (E) con]inu]i `ntr-o celul\ numit\ asc\(F).

Nucleul diploid al bazidiei se divide de dou\ ori rezultând patru nuclei haploizi. ~n partea apical\ a bazidiei se formeaz\ apoi patru mici excrescen]e, numite sterigme, `n care vor migra cei patru bazidiospori (fig.20). Pentru eliberarea acestora, la baza sterigmelor apare câte o pic\tur\ de lichid care cre[te treptat [i care , prin presiunea pe care o exercit\, determin\ deschiderea sterigmelor [i proiectarea sporilor `n aer (Zarnea G., 1970).

47

Fig. 20 Etapele succesive ale form\rii unei bazidii [i eliberarea bazidiosporilor: A-

celula binucleat\, B- fuziunea nucleilor, C- [i D – diviziunea nucleilor, E- formarea bazidiosporilor, F [i G – eliberarea lor ( dup\ Stanier, cit.Zarnea,G. 1970)

Cre[terea mice]ilor este caracterizat\ prin dezvoltarea extremit\]ilor libere ale hifelor. Celula terminal\ se alunge[te, apoi se formeaz\ septul transversal, care delimiteaz\ celula nou format\, `n dou\ celule fiice. Totdeauna, celula terminal\ continu\ procesul de cre[tere [i diviziune, `n timp ce celula subterminal\ particip\ numai facultativ [i anume atunci când produce o ramnifica]ie lateral\, dotat\ la rândul ei cu capacitatea de cre[tere apical\. ~n dinamica procesului de cre[tere “in vitro” se pot distinge 3 faze [i anume: faza de lag, faza de cre[tere liniar\ [i faza de `nvechire.

- Faza de lag, `n care procesul propriu-zis de cre[tere, este absent. Aceast\ faz\ se caracterizeaz\ prin regenerearea hifelor care au survenit la `ns\mân]are sau germinarea sporilor.

- Faza de cre[tere linear\, corespunde cu apari]ia pe suprafa]a mediului de cultur\, a coloniei circulare. Aceast\ colonie are o cre[tere mai rapid\ la periferie, `n timp ce zona central\ se caracterizeaz\ printr-o cre[tere mai lent\ sau chiar prin absen]a cre[terii. Pe medii s\race `n principii nutritvi, cre[terea are loc `n suprafa]\, sub forma unei re]ele fine de hife. Pe medii bogate cre[terea se face mai lent `n diametru transversal, `n schimb, miceliul este mai gros.

- Faza de `nvechire, se traduce prin `ncetinirea vitezei de cre[tere, pe m\sur\ ce marginile coloniei se apropie de bariera mecanic\ reprezentat\ de marginea pl\cii Petri, `n care se cultiv\ respectivul mucegai. Aceast\ `ncetinire este determinat\ de acumularea produ[ilor de catabolism, care se face cu atât mai rapid cu cât condi]iile nutritive, de temperatur\ [i aera]ie sunt mai aproape de exigen]ele optime ale speciei cultivate.

48

4.3. PARTICULARIT|}I ECO-FIZIOLOGICE [i IMPLICA}II Majoritatea ciupercilor microscopice sunt organisme saprobiote, fiind prezente `n toate mediile naturale (sol, ap\, aer) `n care se pot dezvolta sau `n care se pot conserva timp `ndelungat, dac\ nu g\sesc condi]ii favorabile de multiplicare. Speciile patogene, de[i nu atât de numeroase ca cele saprobiote, paraziteaz\ organismele vii – plante, insecte, pe[ti, reptile, p\s\ri, mamifere, om – provocând boli a c\ror gravitate dep\[e[ete uneori pe aceea cauzat\ de bacterii [i virusuri.

Capacitatea mice]ilor de a popula un anumit biotop este condi]ionat\ de posibilit\]ile de a exploata resursele nutritive [i energetice ale acestuia prin intermediul echipamentului enzimatic de care dispun [i care difer\ de la o specie la alta. Din acest punct de vedere, ciupercile microscopice pot fi clasificate `n trei categorii: monofage, oligofage [i polifage (Coman I., Mare[ M., 2000). Ciupercile monofage [i oligofage dispun de un sistem enzimatic redus, limitat uneori la compozi]ia chimic\ a ]esuturilor unei singure specii vegetale sau animale, ca o consecin]\ a adapt\rii lor la un mod de via]\ strict parazitar (de exemplu, mana vi]ei de vie, Microsporum ferrugineum care afecteaz\ numai omul, la care produce pilomicoze). ~n categoria ciupercilor polifage intr\ majoritatea speciilor saprobiote, dar [i cele facultativ parazite [i facultativ saprobiote – specii bine dotate enzimatic care sunt implicate `n procesele de autopurificare a solului [i a apelor prin degradarea [i mineralizarea materiei organice moarte (cadavre animale [i vegetale).

~n raport cu activitatea omului, efectul mice]ilor poate fi favorabil sau nefavorabil. Efectul favorabil const\ `n activit\]ile enzimatice valorificate `n diferite ramuri ale industriei.

Industria alimentar\: - ob]inerea alcoolului, berii [i cidrului prin fermenta]ia alcoolic\ a unui

substrat glucidic (amidon, suc de fructe), produs\ de levuri apar]inând genurilor Saccharomyces, Kluiveromyces, Candida;

- fermentarea dirijat\ a laptelui cu ajutorul unor specii de mice]i din genul Penicillium (P. roqueforti, P. camemberti, P. candidum) pentru ob]inerea brânzeturilor din sortimentele “Roquefort”,’’Camembert’’, “Brie”[.a., ;

Industria farmaceutic\: - ob]inerea de antibiotice naturale din categoria penicilinelor [i a

cefalosporinelor din culturi de mice]i din genul Penicillium respectiv, Cephalosporium;

- sinteza unor hormoni (ex., micetul Rhizopus arrhizus, datorit\ capacit\]ii de a hidroliza progesteronul - intermediar `n procesul de sintez\ a cortizonului - reduce considerabil num\rul etapelor de sintez\ chimic\ a acestui hormon);

- sinteza de interferoni (`n 1981 genele interferonului au fost transferate prin inginerie genetic\ `n celulele levurei Sacharomyces cerevisiae (drojdia de bere), fiecare celul\ fiind capabil\ s\ sintetizeze pân\ la 106 molecule de interferon);

- sinteza de proteine virale imunogene (antigenul HbsAg) utilizate la prepararea vaccinurilor contra hepatitei B, cu ajutorul levurilor modificate genetic (Sasson A., 1993);

- sinteza unor enzime: amilaze (Aspergillus niger, Aspergillus oryzae), proteaze (Aspergillus spp., Mucor pusillus), lipaze (Saccharomycopsis lipolytica), etc.

Industria producerii de biomas\ [i proteine neconven]ionale.

49

Efectul nociv al mice]ilor poate fi exercitat prin prezen]a [i multiplicarea lor `n diferite ]esuturi sau prin efectul nociv al toxinelor (micotoxinelor) ingerate cu alimentele sau furajele `n care au fost `n prealabil elaborate de speciile toxigene (Carp-C\rare M., 1991). Bolile produse de ciuperci pot fi clasificate pe baza mai multor criterii.

- ~n func]ie de categoria `n care se `ncadreaz\ micetul ele pot fi levuroze [i micoze propriu-zise.

- Dup\ mecanismul patogenit\]ii micetului-agent etiologic, aceste boli se clasific\ `n micoze [i micotoxicoze.

Micozele se caracterizeaz\ prin prezen]a [i multiplicarea micetului `n organe [i ]esuturi. Pe baza afinit\]ii [i a localiz\rii lor `n organe [i ]esuturi, micozele se clasific\ `n: dermatomicoze (micoze externe) [i micoze viscerale sau interne (endomicoze). Micotoxicozele se caracterizeaz\ prin leziuni [i tulbur\ri produse de micotoxinele elaborate de ciuperci `n alimente sau `n furaje. Ele sunt de fapt, intoxica]ii cu origine micotoxic\.

50

NO}IUNI DE GENETIC| MICROBIAN|

Genetica este ramura biologiei care studiaz\ dou\ fenomene biologice fundamentale: ereditatea [i variabilitatea speciilor. . Ereditatea este `nsu[irea biologic\ general\ a vie]uitoarelor de a conserva propriet\]ile structurale [i func]ionale ce caracterizeaz\ specia [i de a le transmite nemodificate din genera]ie `n genera]ie. Variabilitatea reprezint\ latura opus\ stabilit\]ii ereditare, care duce la apari]ia unor diferen]e `ntre descenden]i [i genitori, asigurând evolu]ia speciilor. Având un aparat genetic mai simplu, virusurile [i bacteriile au constituit [i constituie principalul obiect de studiu al cercet\rii fundamentale `n genetic\. S-a demonstrat astfel, prin experien]ele `ncepute `n 1928 de englezul Griffith asupra bacteriei Streptococcus (Diplococcus) pneumoniae [i continuate `n 1944 de americanul Avery [i colaboratorii s\i, c\ informa]ia genetic\ este de]inut\ de acidul dezoxiribonucleic (ADN), care reprezint\ suportul material al eredit\]ii.

5.1. EREDITATEA LA MICROORGANISME {I MECANISMELE EI Ca la toate organismele vii, materialul genetic al microbilor `ndepline[te dou\ func]ii: autocatalitic\ (capacitatea genomului de a se autoreproduce cu mare fidelitate) [i heterocatalitic\ (`nsu[irea de a induce [i de a controla sinteza de proteine sau alte biomolecule). Mecanismele prin care se realizeaz\ cele dou\ func]ii (autoreplicarea, respectiv transcrierea, transla]ia) [i procesele ce determin\ variabilitatea genetic\ (muta]ia [i recombinarea genetic\) au fost descifrate `n cea mai mare m\sur\ prin studiile efectuate asupra sistemului fag-bacterie gazd\, ambele microorganisme având câte un singur cromozom.

Func]ia autocatalitic\ a materialului genetic Multiplicarea propriuzis\ a microorganismelor (virusuri, bacterii, mice]i) este precedat\ de un proces de autoreplicare a genomului ADN sau ARN (`n cazul ribovirusurilor), mediat de enzime. Autoreplicarea ADN dublu catenar este de tip semiconservativ. Cele dou\ catene care alc\tuiesc macromolecula de ADN se separ\ mai `ntâi dup\ modelul clasic al fermoarului prin ruperea pun]ilor de hidrogen care le unesc, `ncepând dintr-o anumit\ zon\ numit\ punct de ini]iere. Fiecare caten\ `[i reface apoi congenera din nucleotidele libere aflate `n citoplasm\, prin complementaritate: o baz\ azotat\ purinic\ (adenin\, guanin\) se leag\ `ntotdeauna de o baz\ pirimidinic\ (timin\, citozin\) de pe catena veche [i invers. Rezult\ astfel patru tipuri de leg\turi posibile: A –T; T –A; G –C [i C –G.

51

~n acest mod, fiecare caten\ veche ref\cându-[i duplexul, se ajunge la dublarea cantit\]ii ini]iale de ADN.

Replicarea genomului viral se realizeaz\ `n mod diferit `n func]ie de structura mono- sau dublu catenar\ a acidului nucleic:o replicare semiconservativ\ la ADN [i ARN dublu catenar [i o replicare , mai `ntâi complementar\ [i apoi semiconservativ\, la ADN [i ARN monocatenar.

Microorganismele sunt supuse acelora[i legi ale eredit\]ii, unitare `ntregii lumi vii, cu aspecte particulare dictate de gradul lor de organizare.

Astfel, dac\ nici un accident genetic nu are loc, to]i descenden]ii unui microb sunt identici `ntre ei [i identici cu genitorul. Acest fenomen poart\ numele de “descenden]\ vertical\” [i are ca rezultat formarea de “clone”, popula]ii de indivizi identici. Aceast\ stabilitate, `ntâlnit\ `n condi]ii naturale numai la procariote [i virusuri, este asigurat\ de organizarea de tip haploid (set unic de gene, provenit de la un singur genitor) [i `nmul]irea asexuat\ (replicarea identic\ a cromozomului unic).

Func]ia heterocatalitic\ a materialului genetic

Informa]ia genetic\ `nscris\ `n molecula de ADN este determinat\ de succesiunea bazelor azotate transcris\ pe ARN mesager (ARNm), iar combina]iile de câte trei baze de pe traseul lan]ului de ARNm, sunt responsabile de pozi]ia aminoacizilor `n structura polipeptidelor.

Secven]a a trei baze care codific\ un aminoacid poart\ denumirea de triplet\ sau codon. ~n afar\ de codonii purt\tori de informa]ie genetic\, exist\ [i triplete care nu codific\ aminoacizi (triplete non sens), ci intervin `n mecanismele de stopare a sintezei lan]urilor peptidice. Acela[i aminoacid este codificat de acela[i (aceia[i) codon(i) indiferent dac\ el intr\ `n structura fiin]elor unicelulare sau a macroorganismelor - corela]ie care poart\ numele de cod genetic.

Transmiterea informa]iei de la ADN la locul de sinteze\ a proteinelor (ribozomii) se nume[te transla]ie, deoarece comport\ “traducerea” limbajului de patru litere al ADN-ului (A=adenin\; C=citozin\; G=guanin\; T=timin\), `n limbajul de 20 de litere (aminoacizi) al proteinelor.

Informa]ia genetic\ nu este transmis\ direct la ribozomi, ci prin intermediul ARN m. Deci, molecula de ADN este o matri]\ pentru ARNm, care trece `n citoplasm\ la locul de sintez\ a proteinelor. ~n cursul sintezei ARNm, timina (T) este `nlocuit\ `ns\ cu o alt\ baz\ pirimidinic\, uracilul (U).

A[adar, o matri]\ ADN pe care scrie: TTTTGCTCGTAATACTT,

va fi transcris\ mai `ntâi `n molecula de ARNm, sub forma: UUUUGCUCGUAAUACUU. Transla]ia (traducerea)este un mecanism complex prin care mesajul genetic transmis de la ADN prin ARNm, este recep]ionat [i citit la nivelul ribozomilor, `n vederea constituirii lan]urilor peptidice. La traducerea mesajului ARNm particip\ o colec]ie de molecule de ARN de transport (ARNt), molecule capabile s\ recunoasc\ [i s\ lege specific un anumit aminoacid din citoplasm\, pe care-l transport\ la nivelul codonului corespunz\tor din molecula de ARNm ata[at\ de ribozomi. Virusurile ARN determin\ biosinteza materialului viral de c\tre celula gazd\ folosind trei strategii (Carp-C\rare M.,2001):

52

a) ARN viral transmite informa]ia genetic\ la nivelul ribozomilor `n mod direct, [i nu prin intermediul ARNm, substituind ARNm celular;

b) informa]ia genetic\ este transmis\ la nivelul ribozomilor prin ARNm copiat de pe genomul viral cu ajutorul enzimei ARNm polimeraza ARN dependent\;

c) ARN viral, printr-un proces de transcriere invers\ (fenomen unic `n biologie) cu ajutorul unor enzime numite reverstranscriptaze, determin\ formarea unui ADN proviral care preia conducerea sintezelor celulare.

5.2 VARIABILITATEA LA MICROORGANISME [i MECANISMELE EI ~n cursul multiplic\rii microorganismelor, la fel ca la celelalte grupe de vie]uitoare, poate avea loc fenomenul de variabilitate. Acesta const\ `n apari]ia unui num\r redus de descenden]i-variante (celule bacteriene, celule micotice, particule virale) care exprim\ un fenotip ce difer\ de al popula]iei microbiene `n care au ap\rut, prin unul sau mai multe caractere. Spre deosebire de plante [i animale, la microorganisme variabilitatea este mult mai accentuat\ datorit\ simplit\]ii tipului de organizare [i a succesiunii rapide a genera]iilor. ~n func]ie de mecanismul de producere [i de caracteristicile lor, varia]iile pot fi grupate `n dou\ categorii: fenotipice [i genotipice (tabelul 2).

Tabelul 2

Caracterele distinctive `ntre varia]iile fenotipice [i genotipice

Varia]ii Caracterul considerat Fenotipice Genotipice Se realizeaz\ prin

Ac]iunea mediului Muta]ii [i recombin\ri genetice

Starea genomului

Nu comport\ modific\ri Comport\ modific\ri structurale

Rolul factorilor de mediu

Inductori al varia]iei prin actualizarea unei posibilit\]i genetice

Selectivi ai variantelor

Propor]ia celulelor afectate dintr-o popula]ie microbian\

Toate sau majoritatea Foarte mic\ (1/108 - 109 )

Stabilitatea Dispar odat\ cu factorul inductor

Stabile

Transmiterea varia]iei la descenden]i

Nu Da; descenden]ii formeaz\ o clon\ variant\

53

5.2.1. VARIA}IILE FENOTIPICE Varia]iile fenotipice (negenetice sau fiziologice) sunt induse de factorii de mediu (fizici, chimici, biologici), fa]\ de care constituie fenomene de adaptare. Varia]iile fenotipice afecteaz\ o `ntreag\ popula]ie microbian\ simultan, sunt instabile (`n sensul c\ dispar odat\ cu factorul inductor) [i nu se transmit ereditar, deoarece nu implic\ nici o modificare `n structura genomului.

Variabilitatea fenotipic\ poate interesa toate caracterele microorganismelor: morfologice, fiziologice, de patogenitate, etc. Red\m `n continuare câteva exemple de varia]ii fenotipice `ntâlnite la bacterii. 1.Varia]ii ale capsulogenezei. Speciile bacteriene capsulate Bacillus anthracis [i Diplococcus pneumoniae `[i sintetizeaz\ capsula numai `n organismul animalului infectat sau pe mediile de cultur\ care con]in lichide organice (ser sanguin, sânge 5-10%). Pe mediile simple, `n absen]a substan]elor necesare capsulogenezei, ele formeaz\ culturi de variante acapsulogene. Pierderea capsulogenezei poate deveni [i un caracter ereditar. 2.Varia]ii privind sporogeneza. Cultivarea speciilor sporogene pe medii cu antiseptice sau pe medii bogate `n ioni de calciu poate induce apari]ia de variante asporogene. Acela[i efect represor asupra genelor responsabile de sporogenez\ `l exercit\ anumite valori termice. La Bacillus anthracis, de exemplu, sporogeneza are loc numai `n intervalul 12–42,50 C.

3. Varia]ii ale caracterelor biochimice. Varia]iile fenotipice ale caracterelor biochimice constau `n sinteza enzimelor adaptative, indus\ de substrat, care exercit\ o ac]iune de derepresare a genelor respective. La E. coli, de exemplu, sinteza beta-galactozidazei [i a celorlalte enzime codificate de operonul ,,lac” este condi]ionat\ de prezen]a lactozei `n mediul de cultur\. Gama caracterelor supuse varia]iilor fenotipice este extrem de larg\ [i num\rul exemplelor de felul celor prezentate mai sus este nelimitat pentru lumea microorganismelor. 5.2.2. VARIA}IILE GENOTIPICE Genotipul reprezint\ complexul de gene care determin\ realizarea unui anumit fenotip (caracter, `nsu[ire).

Varia]iile genotipice sau genetice se produc ca o consecin]\ a unor modific\ri `n structura materialului genetic, prin urmare ele sunt stabile [i se transmit ereditar. ~n func]ie de caracterul fenotipic afectat, varia]iile genotipice pot fi:

a) morfologice, care privesc capsulogeneza, cilogeneza, sporogeneza, etc.; b) metabolice sau biochimice, care constau `n dobândirea sau pierderea

capacit\]ii de sintez\ a unei enzime [i implicit, ob]inerea variantelor auxotrofe; c) de patogenitate, generatoare de mutante apatogene, cu patogenitate atenuat\

sau exacerbat\; d) de rezisten]a la agen]ii inhibitori fizici, chimici sau biologici, cum este cazul

variantelor antibiorezistente Mecanismele de producere a varia]iilor genotipice sunt muta]iile [i recombin\rile genetice.

54

5.2.2.1. Muta]iile Muta]iile reprezint\ modific\ri ale num\rului sau secven]ei bazelor azotate din structura moleculei de ADN (sau ARN, `n cazul ribovirusurilor). Ele survin brusc [i se exprim\ fenotipic prin apari]ia `n sânul unei popula]ii omogene, a unei ,,mutante”, adic\ a unui individ capabil de a transmite descenden]ilor caractere noi, prin care se deosebe[te de popula]ia omogen\ `n care a ap\rut. Una din teoriile cele mai pertinente asupra mecanismelor moleculare ale muta]iilor este teoria ,,copierii gre[ite” a informa]iei genetice de pe catena complementar\ `n cursul autoreplic\rii acizilor nucleici.(W a t s o n [i C r i c k, 1953). Aceste erori de transcriere pot consta `n: • substitu]ia unei baze azotate cu alta; • dele]ia sau suprimarea unei baze sau a unui bloc de baze; • inser]ia sau adi]ia unei baze sau a unui bloc de baze suplimentare; • inversarea succesiunii bazelor, care `n cursul copierii `[i schimb\ pozi]ia. Muta]iile pot fi favorabile organismului la care apar sau nefavorabile, mergând pân\ la incompabilitatea cu via]a. Clasificarea muta]iilor se poate efectua dup\ mai multe criterii. 1. Dup\ modul de apari]ie, muta]iile se `mpart `n induse [i spontane. Muta]iile induse sunt consecin]a ac]iunii dirijate, `n scop experimental, a unor factori de mediu numi]i agen]i mutageni deoarece sunt capabili s\ determine modific\ri `n structura ADN. (R\duc\nescu H. [i col., 1986; Zarnea G.,1986). Agen]ii mutageni mai frecvent utiliza]i sunt factori fizici (radia]iile ultraviolete, radia]iile ionizante, temperaturile disgenetice, etc.) [i chimici (5-bromuracilul, 2-aminopurina, hidroxilamina, acidul nitros, coloran]ii de acridin\, agen]i alchilan]i, etc.), care ac]ioneaz\ asupra ADN `n diferite moduri. Unii agen]i mutageni, cum sunt analogii bazelor azotate, induc erori de replicare a ADN prin substituirea unor baze normale (ex. 5-bromuracilul se substituie timinei, determinând `ncorporarea `n catena complementar\, a guaninei `n locul adeninei, rezultatul fiind `nlocuirea perechii de baze originare T-A cu G-C), al]ii prin modificarea structurii chimice a bazelor azotate (ex. guanina metilat\ formeaz\ leg\turi de hidrogen cu timina [i nu cu citozina), iar al]ii ac]ionând asupra enzimelor implicate `n sinteza AND (AND-polimerazele). Muta]iile induse sunt utilizate `n practic\ `n scopul ob]inerii unor tulpini microbiene cu `nsu[iri dorite, utile `n diverse domenii de activitate. Astfel, exist\ preocup\ri privind ob]inerea de mutante bacteriene capabile s\ determine calit\]i gustative deosebite unor produse alimentare, mutante bune produc\toare de antibiotice [i vitamine, mutante auxotrofe∗ utilizate `n experien]ele de inginerie genetic\, mutante nepatogene sau cu patogenitate atenuat\ utilizate la prepararea vaccinurilor, etc. ~n scopul ob]inerii de tulpini vaccinale, reducerea patogenit\]ii bacteriilor se poate realiza utilizând mijloace fizice [i chimice . Dintre mijloacele fizice, `n mod curent se utilizeaz\ temperaturile disgenetice, superioare confortului termic al speciei supuse atenu\rii. Factorii chimici atenuan]i sunt reprezenta]i de diverse substan]e care, introduse `n mediul de cultur\, frâneaz\ dezvoltarea normal\ a germenilor. Apelând la cel de-al doilea mijloc, C a l m e t t e [i G u é r i n au ob]inut `n 11 ani (1908 – 1919) atenuarea unei tulpini de Mycobacterium bovis `n urma a 198 de ∗ Mutantele (variantele) auxotrofe rezult\ din bacteriile prototrofe (tulpini s\lbatice, izolate din natur\), prin pierderea sau dobândirea capacit\]ii de a metaboliza diferi]i compu[i chimici. Mutantele auxotrofe au permis descoperirea recombin\rii la bacterii.

55

treceri pe cartof glicerinat cu bil\ de bou. Vaccinul B.C.G., preparat din aceast\ variant\ atenuat\ (bacilul C a l m e t t e - G u é r i n ), este utilizat [i ast\zi pe scar\ larg\ `n medicina uman\ pentru vaccinarea antituberculoas\ a copiilor. Un alt exemplu `l constituie tulpinile de Bacillus anthracis acapsulogene ob]inute prin cultivarea pe sânge defibrinat de cal (tulpina 1190 R – Stamatin, 1936) [i pe ser de cal, `n atmosfer\ de bioxid de carbon (tulpina 34 F2 - Sterne, 1937). Ambele tulpini [i-au pierdut definitiv capacitatea de a-[i sintetiza capsula [i implicit patogenitatea, deoarece capsula confer\ bacteriilor protec]ie antifagocitar\. ~n cazul virusurilor, pentru ob]inerea unor variante nepatogene sau cu patogenitate atenuat\, utilizate la prepararea vaccinurilor, se utilizeaz\ mijloacele biologice de atenuare. Acestea constau `n:

- inocularea repetat\ a virusului pe o specie animal\ care, `n mod natural, este rezistent\ la infec]ia respectiv\, ob]inându-se consecutiv acestor pasagii o reducere a patogenit\]ii fa]\ de specia sau speciile natural sensibile; astfel, prin lapinizare (adaptarea la organismul iepurelui) au fost ob]inute variantele nepatogene de virus pestos porcin (varianta chinezeasc\ “C” [i varianta “Koprowsky – Rovac”), iar prin avianizare (adaptarea pe embrioni de g\in\), o variant\ de virus jigodios nepatogen\ pentru câine, mai multe variante de virus rabic ( variantele Flury LEP, Flury HEP, Kelev), o variant\ atenuat\ a virusului bolii lui Aujeszky, [.a.;

- inocularea animalelor receptive pe alt\ cale decât calea natural\ de p\trundere a virusului. Virusurile rabice fixe clasice, de exemplu,se ob]in prin treceri intracerebrale repetate pe iepure.Aceste variante nu [i-au atenuat patogenitatea (ele sunt chiar mai virulente `n special pentru specia pe care au fost ob]inute) `ns\ au pierdut capacitatea de a se propaga pe calea nervilor periferici (neuroprobazia), fiind patogene numai inoculate intracerebral, când produc infec]ii grave. Inoculate pe alte c\i, sub form\ de vaccin, sunt lipsite de patogenitate, determinând imunizarea organismului vaccinat.

Muta]iile spontane sunt cele care apar `n natur\ datorit\ unor cauze necunoscute, `n condi]ii de mediu obi[nuite [i f\r\ interven]ia unui factor decelabil.

Indiferent de tip, muta]iile au urm\toarele caracteristici comune: spontaneitatea, discontinuitatea, raritatea, stabilitatea [i specificitatea. Spontaneitatea. Modific\rile produse de factorii mutageni apar `ntr-un moment imprevizibil, iar faptul c\ intereseaz\ o anumit\ gen\ este un fenomen `ntâmpl\tor. Muta]ia are deci un caracter spontan, fenomenul muta]ional fiind distribuit aleator `n timp [i spa]iu genetic. Caracterul spontan mai rezid\ [i `n faptul c\ muta]ia se produce `n lipsa factorului de mediu fa]\ de care celula bacterian\ cu genom modificat manifest\ un comportament mutant. L u r i a [i D e l b r ü k (cit.de R\duc\nescu H. [i col.,1986) au fost primii care au demonstrat `n 1943 c\ mutantele streptomicinorezistente de E.coli apar `n absen]a antibioticului. Punerea `n eviden]\ a mutantelor este posibil\ `ns\ numai pe agar cu streptomicin\, care permite dezvoltarea mutantelor, inhibând restul celulelor bacteriene sensibile. Deci, mediul cu antibiotic nu induce muta]ia, ci o relev\. Discontinuitatea se refer\ la faptul c\, o mutant\ poate s\ apar\ brusc sau trecând prin etape succesive.

56

Raritatea . Probabilitatea ca o bacterie s\ sufere o muta]ie `ntr-o unitate definit\ de timp, de obicei egal\ cu timpul unei genera]ii, este foarte mic\. ~n majoritatea cazurilor, ea se situeaz\ `n jurul valorii de 1 dintr-o popula]ie de 105-109 celule bacteriene. Stabilitatea. Spre deosebire de varia]iile negenetice, propriet\]ile noi ob]inute prin muta]ie persist\ `n absen]a agentului care a servit la selec]ie [i se transmit ereditar. Specificitatea. Fiecare caracter poate suferi o muta]ie, independent de celelalte caractere. Rezisten]a la penicilin\, de exemplu, este independent\ de rezisten]a la sterptomicin\. Probabilitatea ca o bacterie s\ devin\, prin muta]ie, rezistent\ la ambele antibiotice este egal\ cu produsul probabilit\]ilor individuale ale celor dou\ muta]ii. 5.2.2.2.Recombin\rile genetice Recombin\rile genetice se realizeaz\ pe c\i specifice diferitelor categorii de microbi.

La BACTERII, recombin\rile genetice se realizeaz\ consecutiv transferului de material genetic cromozomal sau plasmidic de la o celul\ donatoare la o celul\ receptoare. Transferul are loc prin: transformare, transduc]ie [i conjugare.

Transformarea

Transformarea rezid\ din transferul unidirec]ional al unui fragment de ADN cromozomal de la bacteria donatoare la bacteria receptoare [i integrarea lui `n cromozomul celulei receptoare prin crossing-over. Fragmentul de ADN care p\trunde `n bactera receptoare poate proveni de la bacterii moarte, a[a cum au demonstrat experien]ele pe pneumococi efectuate de Griffith (1928) [i Avery (1944) (fig.21). Injectând la [oareci dou\ tipuri de pneumococi distinc]i antigenic, tipul S III capsulogen [i virulent sub form\ de suspensie de germeni omorâ]i [i tipul R II acapsulogen [i nevirulent sub form\ de suspensie de germeni vii, G r i f f i t h a izolat de la [oarecii mor]i, pneumococi apar]inând tipului virulent. El nu a putut s\ explice atunci, cum a fost posibil\ transformarea pneumococilor nevirulen]i sub influen]a germenilor virulen]i omorâ]i. Natura agentului transformant care opera `n experien]ele lui G r i f f i t h a fost cunoscut\ abia dup\ 16 ani, când A v e r y, Mc C a r t y [i Mac L e o d au ar\tat c\ fragmente de ADN, eliberate prin liza bacteriilor moarte sau prin extrac]ie chimic\, p\trund `n celulele pneumococul viu, `nzestrându-l cu determinan]ii genetici ai sintezei polizaharidelor capsulare de tip S III. ~n mod similar pot fi transmi[i determinan]ii genetici ai rezisten]ei la antibiotice, ai sintezei enzimelor implicate `n catabolismul sau anabolismul celular, etc. Fenomenul de transformare se realizeaz\ `n mai multe etape [i depinde de unele condi]ii pe care trebuie s\ le `ndeplineasc\ materialul genetic transferabil [i celula receptoare.

57

Fig. 21.Experien]a de transformare a pneumococilor efectuat\ de Griffith. Transduc]ia Transduc]ia const\ `n transferul unui fragment de cromozom bacterian de la o celul\ bacterian\ la alta prin intermediul bacteriofagilor. ~n func]ie de ciclul evolutiv al bacteriofagului transductor [i de materialul genetic transferat prin fag, transduc]ia poate fi `mp\r]it\ `n dou\ tipuri distincte: transduc]ie generalizat\ [i specializat\. Trasduc]ia generalizat\ presupune transducerea oric\rei gene cromozomale, indiferent de pozi]ia ei `n cromozom. Ea se realizat\ `n majoritatea cazurilor atunci când infec]ia fagic\ evolueaz\ sub forma ciclului litic (productiv), care presupune replicarea ADN-ului viral [i traducerea informa]iei genetice virale, concretizat\ `n formarea de noi virioni. Fagii de transduc]ie generalizat\ se formeaz\ printr-o gre[eal\ de ansamblare, când unele capside fagice `ncorporeaz\ ADN bacterian `n loc de ADN fagic, sau ADN bacterian [i o cantitate mic\ de ADN fagic. M\rimea fragmentului cromozomal `ncorporat este propor]ional\ cu cea a genomului fagic normal, astfel `ncât ei nu se deosebesc ca dimensiuni [i form\ de fagii normali, al\turi de care se formeaz\ (Zarnea G.,1986). Dup\ liza celulei `n care s-au format, bacteriofagii vor infecta alte celule `n care transduc genele bacteriene incorporate. Fagii de transduc]ie generalizat\ sunt `ntotdeauna defectivi, `n sensul c\ nu se mai replic\ [i nu lizeaz\ noua celul\ gazd\, deoarece sunt lipsi]i de genele virale esen]iale. Transduc]ia specializat\, cunoscut\ [i sub denumirea de transduc]ie restrictiv\ sau localizat\, presupune integrarea fagului `n cromozomul bacteriei gazd\, situa]ie `n care genomul viral nu se replic\ [i nu codific\ sinteza de proteine virale. Sub aceast\ form\, de virus integrat (profag), bacteriofagii poart\ denumirea de “fagi tempera]i” deoarece nu distrug celula bacterian\ mai multe genera]ii, comportându-se ca material genetic propriu celulei bacteriene. Evolu]ia intracelular\ a fagului `n acest mod este denumit\ curent, ciclu reductiv sau lizogenizant. Din când `n când, sub ac]iunea unor factori inductori (radia]ii UV sau X, diferi]i agen]i chimici, etc.), bacteriile lizogene (purt\toare de profag) produc bacteriofagi ca rezultat al trecerii profagului `n starea de fag vegetativ

58

Odat\ cu excizia genomului viral din cel bacterian, de genomul viral vor r\mâne ata[ate genele adiacente acestuia, care vor fi transferate de fag `ntr-o alt\ celul\ bacterian\.. Astfel, s-a stabilit c\ fagul λ (lambda), care infecteaz\ celulele de Escherichia coli, se integreaz\ `n mod constant `ntr-o regiune a cromozomului situat\ `ntre operonii “gal” [i “bio”,pe care `i transduce `n mod obi[nuit. Genele transduse sunt `ncorporate `n genomul celulei receptoare, care dobânde[te astfel caractere noi. Conjugarea Conjugarea este o modalitate de transfer de material genetic printr-un pil sexual, `n urma contactului direct dintre celula donatoare [i cea receptoare, opuse ca sexualitate . Descoperirea fenomenului de conjugare s-a datorat cercet\rilor efectuate de L e d e r b e r g [i T a t u m `n 1946, pe trei tulpini de Escherichia coli, diferite din punct de vedere al exigen]elor nutritive: - o tulpin\ s\lbatic\ (prototrof\) de E. coli K12 , capabil\ s\ sintetizeze singur\ 4 aminoacizi (biotina, metionina, treonina [i leucina) [i - dou\ tulpini auxotrofe, din care una capabil\ s\ sintetizeze doar biotina [i metionina, iar cealalt\, treonina [i leucina. Autorii au cultivat cele trei tulpini pe medii de cultur\ minimale (uzuale), care nu con]ineau cei 4 aminoacizi men]iona]i mai sus. Tulpina s\lbatic\ s-a dezvoltat bine pe acest mediu, deoarece [i-a sintetizat cei 4 aminoacizi necesari, `n timp ce nici una din mutantele auxotrofe n-a crescut, ele nefiind capabile s\-[i sintetizeze câte 2 din cei 4 aminoacizi necesari. ~ns\mân]ând `ns\ pe acela[i mediu minimal un amestec din ambele mutante auxotrofe, s-au dezvoltat aproximativ 20 de colonii. Deci, `mpreun\ ele au fost capabile s\ sintetizeze cei 4 aminoacizi. C\utându-se explica]ia acestui fenomen, s-a avut `n vedere faptul c\, utilizarea unor tulpini dublu mutante, deficiente `n ceea ce prive[te sinteza a câte doi factori de cre[tere, exclude posibilitatea unei retromuta]ii spontane la condi]ia prototrof\, deoarece probabilitatea acestui fenomen este extrem de redus\. R\mânea ca plauzibil\ ipoteza unui transfer genetic `ntre cele dou\ tulpini diferite genotipic, `ns\mân]ate `mpreun\ pe mediul minimal. Cultivarea lor `ntr-un mediu lichid, `n câte una din ramurile unui tub `n form\ de ,,U”, separate printr-un filtru poros, nu a mai avut ca efect apari]ia de celule prototrofe, ceea ce a confirmat presupunerea c\ dezvoltarea de colonii prototrofe pe mediul solid era rezultatul unui transfer genetic, realizabil numai `n condi]iile unui contact direct `ntre celulele celor dou\ tulpini. Faptul c\ deplasarea repetat\, sub presiune, a lichidului de cultur\ dintr-o parte `n alta a filtrului separator, era ineficient\ pentru reconstituirea prototrofiei, excludea interven]ia ca agent transformant a ADN- ului eliberat din celulele lizate [i sugera necesitatea unui contact obligatoriu `ntre celulele intacte, vii. Ulterior, studii de microscopie electronic\ [i analiza genetic\ au confirmat aceast\ ipotez\, dovedind realizarea transferului de material genetic printr-un proces de conjugare `ntre celulele bacteriene (Zarnea G.,1986). Capacitate bacteriilor de a transfera material genetic prin conjugare este determinat\ de prezen]a `n celul\ a plasmidelor F, care controleaz\ sinteza pililor sexuali. ~n func]ie de starea autonom\ (plasmidic\) sau integrat\ `n cromozom (epizomal\) `n care se g\se[te factorul F `n celula donatoare, receptorul fiind `n toate cazurile o celul\ F-, exist\ mai multe tipuri de conjugare.

59

Conjugarea dintre bacteriile F+ [i F − . Este forma cea mai frecvent\ [i mai simpl\, care presupune prezen]a factorului F `n starea lui plasmidic\. Dup\ sinteza pilului sexual [i formarea cuplurilor, celulele F+(mascule) transfer\ o copie a plasmidei F, celulelor F − (femele). Transferul se caracterizeaz\ printr-o eficien]\ mare, de pân\ la 100%, astfel `ncât `n popula]iile bacteriene `n care are loc aceast\ form\ de conjugare, propor]ia celulelor F+ cre[te considerabil, `n rela]ie direct\ cu sc\derea celulelor F-. ~n urma conjug\rii, fiecare celul\ F- care prime[te factorul F, devine F+. b).Conjugarea `ntre bacterii Hfr (High frequency of recombinants) [i F-, numit\ recombinare de `nalt\ frecven]\, presupune integrarea prealabil\ a factorului F `n cromozomul celulei , `n regiuni ale acestuia `n care exist\ similitudini de secven]\ a bazelor azotate (trecerea lui `n faza epizomal\) – fig. 22.

Fig.22 Reprezentarea schematic\ a procesului de conjugare la E. coli `ntre o celul\ Hfr [i

una F- : sus – transferul integral al cromozomului, inclusiv factorul F; jos – transferul par]ial (un singur marker genetic) datorit\ `ntreruperii procesului.

Prezen]a `n cromozom a factorului F confer\ acestuia capacitatea de a fi transferat par]ial sau total prin conjugare [i este determinant\ pentru calitatea de Hfr sau de ,,supermascul” a celulei bacteriene. ~n stare integrat\, factorul F se comport\ diferit de forma sa plasmidic\, `n sensul c\ `nceteaz\ s\ se mai replice autonom [i nu mai este transferabil decât excep]ional de rar, deoarece el constituie `ntotdeauna fragmentul terminal al cromozomului angajat `n transfer. ~n plus, replicarea factorului F integrat, sincron\ cu cea a cromozomului, nu mai poate fi inhibat\ de acridinorange. Recombinarea de `nalt\ frecven]\ se desf\[oar\ `n urm\toarele faze: I. deschiderea inelului cromozmic `n zona de inser]ie a factorului F [i trecerea lui de la configura]ia ciclic\, la cea linear\; II. transferul cromozomului c\tre celula F-, `ncepând cu extremitatea opus\ factorului F;

60

III. `ncheierea procesului de conjugare, care poate avea loc fie ca urmare a transfer\rii cromozomului `n `ntregime, fie ca urmare a `ntreruperii transferului pe parcurs.

~n prima situa]ie, care presupune transferul factorului F, procesul dureaz\ 90 – 100 minute, iar celula receptoare devine F+ . ~n a doua situa]ie, factorul F r\mâne `n celula donatoare (având `n vedere pozi]ia sa terminal\), motiv pentru care celula receptoare, de[i a primit prin transfer material genetic, r\mâne F-. Durata conjug\rii depinde `n cazul transferului par]ial de m\rimea segmentului transferat, ]inând seama c\ viteza de conjugare este de aproximativ 105 perechi de baze pe minut. Conjugarea de `nalt\ frecven]\ nu duce la s\r\cirea materialului cromozomic `n celula donatoare, fapt care se explic\ prin replicarea ADN-ului cromozomal `n timpul conjug\rii, materialul transferat fiind, de fapt, o copie.

c). Conjugarea `ntre bacterii F’ [i F − (sexduc]ia sau F-duc]ia) – fig. 23. Tulpinile Hfr au uneori tendin]a s\ redevin\ F+ , prin reversia factorului F din

starea epizomal\ `n starea plasmidic\. ~n acest caz, factorul F poate con]ine un num\r variabil de gene cromozomale pe care le-a `ncorporat `n momentul reversiei din regiunile adiacente locului s\u de inser]ie, devenind factor F’.

Consecutiv transferului unui factor F’, celula receptoare F- dobânde[te calitatea de F+ prin primirea factorului de sex, caracterele codificate de genele cromozomice integrate `n structura sa, precum [i calit\]i Hfr.

Transferul factorului F’ poate fi comparat cu transduc]ia, rolul fagului transductor fiind suplinit `n acest caz de factorul F’, care vehiculeaz\ genele cromozomice c\tre celula receptoare.

Fig.23 Fenomenul de sexduc]ie la bacterii (dup\ Zarnea G.,1970).

61

La CIUPERCILE MICROSCOPICE, se pot `ntâlni, de asemenea, mai multe posibilit\]i de recombinare genetic\: intercromozomial\, intracromozomial\ [i conversia.

Recombinarea intercromozomial\ este combina]ia probabilistic\ a cromozomilor proveni]i de la cei doi parentali, `n timpul diviziunii meiotice.

Recombinarea intracromozomial\ const\ `n schimbul reciproc de gene `ntre cromozomii pereche, unul provenind de la mam\, cel\lalt, de la tat\ (crossing-over).

Conversia este un proces de recombinare genetic\ nereciproc\ constând din transferul de pe o cromatid\ pe alta a unui segment de ADN format din 100-200 nucleotide.

La VIRUSURI, recombinarea este posibil\ numai `n celula gazd\ [i are loc

`n cazurile unei infec]ii concomitente cu dou\ virusuri, `ntre care se produce recombinarea.

~n fenomenele de recombinare pot fi angajate nu numai virusurile complete sau

active, capabile s\ se multiplice `n celula infectat\, dar [i virusuri inactivate sau defective (care nu pot realiza decât par]ial ciclul de multiplicare).

Mecanismele recombin\rii genetice la virusuri sunt (fig.24).

Fig.24. Interactiune genetice

şi negenetice virusuri. A. reasortare genică: sunt

prezentate două posibilităţi. Sunt marcate fragmentele genomului şi antigenele de suprafaţă.Săgeţile interioare arată corespondenţa genă-proteină.

B. Heteroploidie si amestec fenotipic.

C. Amestec fenotipic şi transcapisidare la virusuri icosaedrice. (dupa Ivanof A. şi col., 1982)

62

copierea alternativ\ (copy-choice), `n care genomul recombinat con]ine secven]e de nucleotide de la cei doi parentali ca urmare a replic\rii dup\ matri]a catenei ADN sau ARN a unui virus, pân\ la un punct, apoi dup\ a celuilalt virus;

reasortarea genic\ produs\ ca urmare a `ncapsid\rii `n acela[i virion a unor segmente din genomurile ambelor virusuri;

reactivarea `ncruci[at\ `n care gene ale unui virus inactivat p\trund `n genomul unui virus activ, exprimându-se fenotipic la virionii recombina]i;

reactivarea de multiplicitate, `n care virioni ai aceluia[i virus, inactiva]i `n gene diferite, se recombin\ `ntr-un genom complet.

~n infec]iile virale concomitente, pot rezulta virusuri recombinate [i ca urmare a unor interac]iuni negenetice, prin:

mixaj fenotipic [i transcapsidare – proteine capsidale sau din peplos ale celor dou\ virusuri se amestec\ `n acela[i virion, genomul apar]inând numai unuia dintre ele; dac\ toat\ capsida este a unui virus [i genomul al altui virus , procesul se nume[te transcapsidare;

mixaj genotipic (heteroploidie) - includerea acizilor nucleici a celor dou\ virusuri `n aceea[i capsid\.

Recombin\rile prin mixaj nu sunt stabile genetic.

63

NO}IUNI DE ECOLOGIE MICROBIAN|

Ecologia microorganismelor este unul dintre cele mai noi domenii ale microbiologiei, care studiaz\ rela]iile biologice dintre microorganismele prezente `ntr-un habitat comun [i interac]iunile care apar `ntre componen]ii biotici [i abiotici ai acestuia (Zarnea G., 1999).

Pentru a caracteriza pozi]ia unei popula]ii de microorganisme `ntr-o comunitate se utilizeaz\ `n mod curent termenii de ,,habitat”, ,,ni[\ ecologic\” sau ,,biotop”, de[i semnifica]ia lor nu este `n `ntregime superpozabil\.

Habitatul unui microorganism reprezint\ locul `n care acesta tr\ie[te, se reproduce sau, cel pu]in, supravie]uie[te.

Dimensiunile habitatelor variaz\ de la foarte mari (oceane, m\ri), la foarte mici (intestinul unei insecte) iar num\rul lor este imens, deoarece, pu]ine regiuni de pe suprafa]a planetei sunt lipsite de microorganisme.

Natura habitatelor este de asemenea foarte variat\ incluzând solul, apele dulci [i marine, aerul, animalele, plantele, etc.

Atunci când `n perimetrul unui habitat parametrii factorilor fizico-chimici sunt neuniformi, se creaz\ regiuni, uneori foarte apropiate, care ofer\ condi]ii favorabile pentru anumite specii [i intolerabile pentru altele, numite microhabitate. Tractusul intestinal al mamiferelor, de exemplu, nu reprezint\ un habitat unic ci un mozaic de microhabitate, situate `n lumenul diferitelor segmente anatomice, pe suprafa]a epiteliilor [i `n criptele mucoaselor care c\ptu[esc aceste segmente.

Conceptul de ,,biotop” [i cel de ,,ni[\ ecologic\” au o semnifica]ie mai larg\, deoarece se refer\ nu numai la spa]iul ocupat de un microorganism ci [i la func]ia lui `n habitat.

Ansamblul de microorganisme care populeaz\ un biotop constituie microbiocenoza sau microbiota biotopului respectiv.

6.1. R\spândirea microorganismelor `n natur\ Microorganismele sunt prezente, din abunden]\, `n toate mediile `n care au fost c\utate: sol, ape, aer, corpul fiin]elor vii (om, animale, plante), materia organic\ moart\, etc. Aceast\ ubicvitate decurge din capacitatea de a coloniza [i de a supravie]ui `n habitatele cele mai pu]in adecvate vie]ii (fundul oceanelor, ghe]urile polare, z\c\mintele

64

de ]i]ei, izvoarele hidrotermale, etc.) [i de a metaboliza cele mai neobi[nuite substraturi anorganice (N2, S, CO, CO2) [i organice (hidrocarburi, fenoli, crezoli, lemn, asfalt, etc.).

~n ceea ce prive[te r\spândirea pe vertical\ a microorganismelor, ea este de asemenea neobi[nuit de extins\ `n raport cu a celorlalte vie]uitoare. Cu ajutorul unor sonde speciale, bacteriile au putut fi detectate `n atmosfer\ la `n\l]imea de 12.000 m, la 4000 m adâncime `n p\mânt [i la 11000 m `n adâncul m\rilor [i al oceanelor.

Practic, nu exist\ mediu natural la nivelul c\ruia s\ fie posibil\ via]a [i din care microorganismele s\ lipseasc\.

Distribu]ia microorganismelor `n natur\, aspectele calitative [i cantitative ale microflorei sunt determinate `n cea mai mare parte de particularit\]ile biotopului.

De exemplu, `n lacurile s\rate predomin\ bacteriile halofile, `n apele termale se g\sesc microorganisme termofile [i termotolerante, care lipsesc `n izvoarele reci, iar `n regiunile polare [i `n adâncul oceanelor, unde temperatura r\mâne tot timpul coborât\, tr\iesc numai bacterii psichrofile.

~n mediile naturale obi[nuite, mai pu]in selective, microflora este mult mai heterogen\ [i mai uniform r\spândit\, astfel `ncât grani]ele comunit\]ilor de microorganisme sunt greu, sau uneori chiar imposibil de delimitat.

Cu toate acestea, pe baza unor criterii cum sunt prezen]a constant\ [i `n num\r mare, microorganismele din fiecare biotop pot fi grupate `n dou\ categorii:

1. microorganisme adaptate filogenetic la condi]iile fizico– chimice oferite de biotop, care alc\tuiesc o comunitate de popula]ii (specii) relativ stabil\, formând microbiota autohton\ ( normal\ sau rezident\ ) [i

2. microorganisme provenite din alte medii, a c\ror prezen]\ este `n mod obi[nuit tranzitorie deoarece sunt mai pu]in adaptate la noile condi]ii. Ele constituie microbiota alohton\ sau str\in\ a biotopului respectiv. Eliminarea alohtonilor este determinat\ de incapacitatea lor de a competi]iona cu microorganismele autohtone, mai numeroase [i mai bine adaptate, sau cu factorii abiotici diferi]i.

Studiul comunit\]ilor de microorganisme care ocup\ constant un biotop a ar\tat c\ structura lor evolueaz\ `n timp [i c\ stabilitatea final\ a acesteia este condi]ionat\ de `nlocuirea unor popula]ii cu altele mai bine adaptate [i care, prin interac]iuni de tip cooperant, asigur\ cea mai bun\ exploatare a habitatului.

Fenomenul este cunoscut sub denumirea de succesiune ecologic\, iar ecosistemul terminal stabilizat este numit climax.

6.2.Microbiota apelor

Micobiota autohton\ a apelor variaz\, sub aspectul structurii popula]iilor de microorganisme, `n func]ie de caracteristicile fizico-chimice ale mediului acvatic [i este corelat\ cantitativ cu bog\]ia `n nutrien]i.

Cea mai redus\ `nc\rc\tur\ microbian\ o are apa de izvor `n apropiere de surs\, datorit\ suportului nutritiv foarte redus. Microorganismele prezente sunt cele antrenate din straturile subterane `n cursul trecerii spre suprafa]\.

~n cazul izvoarelor minerale, apa con]ine o microbiot\ autotrof\ specific\, capabil\ s\ metabolizeze Fe, S, sau alte minerale [i compu[ii lor anorganici.

Cea mai abundent\ [i mai variat\ microflor\ se g\se[te `n apele de suprafa]\ (râuri, lacuri), deoarece con]in cantit\]i relativ mari de substan]e organice provenite din flora [i fauna proprie. ~n plus, ele sunt expuse contamin\rii cu microorganisme din sol [i din apele reziduale deversate de centrele urbane [i marile complexe zootehnice.

65

Pe lâng\ bacteriile provenite din sol, (Azotobacter spp, bacterii nitrificatoare, etc.), râurile con]in comunit\]i bacteriene ce se diversific\ pe m\sura `ndep\rt\rii de izvoare. Microbiota normal\, cu un caracter permanent, este compus\ din bacterii apr]inând genurilor Achromobacter, Acinetobacter, Caulobacter, Flavobacterium, Hyphomicrobium, Moraxella, Pseudomonas, Aeromonas, etc., din cianobacterii, levuri [i microfungi.

Lacurile [i alte ape st\t\toare au o microbiot\ extrem de variat\, care include practic toate categoriile de microorganisme: bacterii, microfungi, microalge [i protozoare.

Microbiota m\rilor [i a oceanelor este alc\tuit\ din microorganisme psichrofile, barofile [i halofile - `nsu[iri care constituie adapt\ri la particularit\]ile acestui biotop. Ele prezint\ [i un pleomorfism accentuat, determinat probabil de efectele presiunilor hidrostatice mari (Zarnea G., 1999).

Majoritatea microorganismelor al c\ror habitat natural `l constituie apele nu tr\iesc liber ci sunt asociate cu planctonul [i cu detritusurile organice, având un rol major `n mineralizarea acestora.

Dintre bacteriile asociate zooplanctonului, unele prezint\ poten]ial patogen pentru pe[ti, fiind capabile s\ produc\ infec]ii cu evolu]ie endemico-epidemic\ [i pierderi economice apreciabile (Aeromonas hydrophila, Aeromonas salmonicida, Vibrio anguillarum, etc.), iar altele, prezente la diverse specii din fauna marin\ (pe[ti, crabi, scoici, etc.), sunt agen]i ai toxiinfec]iilor alimentare (Vibrio parahaemolyticus, Vibrio vulnificus, Aeromonas hydrophila, Clostridium botulinum tip E, etc.).

Microbiota alohton\, contaminant\, a apelor de suprafa]\ se compune deseori din bacterii patogene pentru om [i pentru animale, apa reprezentând sursa de infec]ie pentru un num\r mare de boli infecto-contagioase (leptospiroza, salmoneloza, tuberculoza, febra aftoas\, etc.). Infec]iile pentru care sursa principal\ de contaminare este apa, sunt cunoscute sub denumirea generic\ de infec]ii hidrice.

Bacteriile patogene, ajunse accidental `n mediul acvatic, au o existen]\ temporar\ din cauza urm\torilor factori inhiban]i : a. dilu]ia mare a substan]elor nutritive [i temperatura relativ sc\zut\ a apei; b. competi]ia cu popula]iile microbiene acvatice rezidente, mult mai numeroase [i mai

adaptate la condi]iile oferite de acest mediu; c. prezen]a `n ap\ a bacteriofagilor, care le distrug prin bacterioliz\; d. ac]iunea bactericid\ a razelor solare, care sunt eficiente, dac\ apa este limpede, pân\

la 1 m adâncime. Datorit\ factorilor men]iona]i, apele de suprafa]\ sufer\ un proces de

autopurificare, gra]ie c\ruia, la aproximativ 10-20 km `n aval de sursa contaminant\, apele râurilor sunt `n general lipsite de germeni patogeni.

Apele subterane rezult\ din ploi, topirea z\pezilor [i infiltrarea apei din lacuri [i râuri pân\ la nivelul unor straturi impermeabile. ~nc\rc\tura microbian\ a acestor ape este invers propor]ional\ cu adâncimea [i dependent\ de natura subsolului str\b\tut, care ac]ioneaz\ ca un filtru mai mult sau mai pu]in sterilizant. Rocile nisipoase au proprietatea de a reduce num\rul germenilor din ap\, re]inându-i `n cursul fitr\rii, `n timp ce rocile calcaroase, care sunt par]ial dizolvate, permit trecerea microorganismelor.

O l s o n [i colaboratorii (cit. de Zarnea G.,1999) au eviden]iat prezen]a bacteriilor sulfito-reduc\toare la adâncimea de 1264 – 1752 m.

66

6.3. Microbiota solului

Solul con]ine un num\r imens de virusuri bacteriofage, bacterii, microfungi, protozoare [i alge, de o diversitate mai mare decât alte medii naturale.

Microorganismele autohtone sunt cele mai numeroase [i sunt caracteristice pentru un anumit tip de sol. Majoritatea sunt autotrofe, astfel `ncât dezvoltarea lor nu este condi]ionat\ de nutrien]ii din afara solului [i nu sunt expuse la fluctua]ii numerice semnificative (Zarnea G., 1999). Rolul lor este imens pentru nutri]ia plantelor [i asigurarea fertilit\]ii solului, deoarece sunt singurele organisme capabile s\ `mbog\]easc\ solul `n azot prin fixarea azotului molecular din marele rezervor atmosferic.

Unele dintre ele – microorganismele zimogene, sau de fermenta]ie - sunt heterotrofe, fiind dependente de substan]ele organice provenite din exterior (resturi vegetale, excrete, cadavre animale, etc.). Prin activitatea lor metabolic\, aceste bacterii realizeaz\ mineralizarea rezidurilor organice, având un rol esen]ial `n circuitul natural al carbonului [i azotului. Ele sunt pu]in numeroase [i au o activitate periodic\, dezvoltându-se luxuriant dup\ ad\ugarea substan]elor organice exogene, pentru a reveni la normal când concentra]ia nutrien]ilor accesibili a diminuat.

Microbiota alohton\ a solului se compune din patogenii pentru plante, animale [i om, care ajung `n sol odat\ cu ]esuturile vegetale infectate, apele reziduale, dejec]iile, secre]iile [i cadavrele animalelor bolnave. Solurile cele mai contaminate se afl\ `n perimetrul spitalelor, fermelor zootehnice, sta]iunilor de ecarisaj, cimitirelor de animale, etc.

Aceste microorganisme au un caracter tranzitoriu, deoarece `n sol nu g\sesc condi]ii de multiplicare ci numai de supravie]uire temporar\, condi]ionat\ de factorii de mediu [i de eventualitatea `ntâlnirii cu specia-gazd\.

Cea mai mare longevitate o au bacteriile patogene sporogene (genurile Bacillus [i Clostridium), care rezist\ `n sol zeci sau chiar sute de ani.

Infec]iile pentru care sursa primar\ de contaminare este solul, poart\ denumire de infec]ii telurice (antraxul, tetanosul, c\rbunele emfizematos).

Concentra]ia microorganismelor `n sol este maxim\ `n straturile superioare ale acestuia (primii 5 cm; rareori pân\ la 150 cm), exceptând stratul extern cu o grosime de câ]iva milimetri, unde num\rul de germeni este mai redus din cauza factorilor de mediu care ac]ioneaz\ direct asupra lor (razele ultraviolete, c\ldura, varia]iile bru[te de temperatur\ [i umiditate, etc).

Straturile profunde ale solului, cu excep]ia celor care prezint\ fisuri, sunt lipsite de microorganisme, din cauza rolului de filtru pe care `l joac\ straturile succesive.

6.4. Microbiota aerului

Aerul nu poate fi considerat un biotop `n sensul strict al cuvântului deoarece, fiind lipsite de un suport nutritiv, microorganismele nu se pot multiplica. ~n acest mediu, ele g\sesc doar condi]ii de supravie]uire temporar\, cel mai adesea `n stare latent\ (sub form\ de spori). De aceea, ideea mai veche a existen]ei unei microbiote specifice aerului, a fost abandonat\ (Zarnea G., 1999). Aerul reprezint\ `ns\ cel mai important mijloc de dispersare a microorganismelor, curen]ii de aer putând s\ le vehiculeze, atât pe orizontal\ cât [i pe vertical\, la distan]e apreciabile.

67

Antrenate de curen]ii de aer [i protejate de pic\turile mici de ap\ sau praf, bacteriile ajung pân\ la `n\l]imea de 500 m, dar s-au putut izola [i la 12.000 m, unde au `ns\ o supravie]uire redus\ din cauza efectului bactericid al razelor ultraviolete, temperaturilor sc\zute [i varia]iilor mari ale umidit\]ii relative. Spa]iul cosmic explorat pân\ `n prezent este microbiologic steril. Principalele surse de contaminare microbiologic\ a aerului sunt solul (prin particulele de praf, secre]ii [i excre]ii uscate, care sunt antrenate `n atmosfer\ de curen]ii de aer) [i aerosolii fini, microscopici, numi]i pic\turi Pflüge, expulza]i din c\ile respiratorii ale omului [i animalelor, prin expira]ie, tuse [i str\nut. Cele mai importante implica]ii ale prezen]ei microorganismelor `n aer sunt transmiterea pe cale aerogen\ a unor boli infec]ioase (tuberculoza, difteria, micoplasmoza, gripa, etc.) [i contaminarea culturilor microbiene `n timpul opera]iunilor de `ns\mân]are [i transplantare. Cel de-al doilea neajuns poate fi evitat prin efectuarea manoperelor microbiologice `n hote (boxe) cu aer laminar pentru siguran]\ microbiologic\ (fig. 25). Spa]iul de lucru din aceste boxe este sc\ldat de aer sterilizat prin filtrare, cu ajutorul filtrelor HEPA (High Efficienty Particulate Air Filtres ).

6.5. Microbiota unor alimente de origine animal\

Prin nutrien]ii din compozi]ia lor, alimentele constituie un mediu de cultur\ optim pentru multiplicarea unui num\r mare de specii bacteriene [i microfungi [i asigur\ supravie]uirea pentru un timp limitat a microorganismelor strict parazite (rickettsii, chlamidii, virusuri).

Microbiota autohton\ a alimentelor este constituit\ din microorganismele saprofite pe care fiecare aliment le `ntâlne[te `n circuitul s\u, de la ob]inere pân\ la consumator. Prezen]a acestor microorganisme `n num\r mare reprezint\ un indicator al condi]iilor de igien\ necorespunz\toare [i influen]eaz\ negativ s\n\tatea consumatorului prin produ[ii rezulta]i din degradarea enzimatic\ a alimentelor (alterare).

Fig.25 Hot\ cu flux de aer laminar pentru siguran]\

microbiologic\

68

De asemenea, prin microorganismele patogene pe care le vehiculeaz\ [i prin metaboli]ii lor toxici, alimentele pot genera toxiinfec]ii alimentare [i boli infec]ioase grave cu poart\ de intrare digestiv\ ( tuberculoza, antraxul, hepatitele virale, etc. ).

6.5.1. Microbiota laptelui

Laptele provenit de la animalele s\n\toase [i recoltat `n condi]ii igienice con]ine de obicei un num\r redus de microorganisme (300 – 500/ml). ~nc\rc\tura microbian\ a laptelui este mai mare `n primele jeturi, deoarece antreneaz\ microflora existent\ pe mucoasa canalelor galactofore, apoi scade treptat.

~n laptele provenit de la animalele cu infec]ii ale glandei mamare, cazate `n ad\posturi insalubre, sau la care mulsul se efectueaz\ `n condi]ii necorespunz\toare (recipiente sau instala]ii de muls neigienizate, mulg\tori cu mâinile murdare, uger murdar, etc.), num\rul microorganismelor pe mililitru poate fi de ordinul sutelor de mii sau chiar mai mult ( Grecianu Al. [i col., 1973)

Imediat dup\ muls, microorganismele sunt repartizate uniform `n masa laptelui. ~n timpul p\str\rii `ns\, odat\ cu ridicarea gr\similor, ele sunt antrenate c\tre suprafa]\, concentrându-se `n stratul de smântân\.

Microbiota normal\ a unui lapte igienic se compune `n cea mai mare parte din bacterii apar]inând genurilor Lactobacillus (L. acidophilus, L.casei, [.a. ) [i Streptococcus ( S. lactis, S. cremoris, S. thermophilus, etc.) - bacterii care prin activitatea lor fermentativ\ imprim\ produselor lactate gustul specific.

Mirobiota de contaminare a laptelui este dependent\ calitativ [i cantitativ de condi]iile de recoltare [i de p\strare. Ea poate `nsuma specii bacteriene apar]inând genurilor: Pseudomonas, Achromobacter, Leuconostoc, Micrococcus, Propionibacterium, Proteus, Escherichia, Enterobacter, Clostridium, etc. (M\nescu S., 1989).

Dat\ fiind originea intestinal\ a unora dintre aceste bacterii (Escherichia coli, Proteus spp., Clostridium perfringens), prezen]a lor denot\ o poluare de origine fecal\ [i constituie un indicator al condi]iilor sanitare pe circuitul laptelui. Speciile patogene care pot contamina laptele [i care produc infec]ii la om `n urma consumului de lapte nefiert sunt: Mycobacterium bovis, Brucella abortus, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Streptococcus pyogenes etc.

6.5.2. Microbiota c\rnii

Carnea con]ine o flor\ microbian\ foarte variat\, dependent\ de posibilit\]ile de contaminare `n timpul vie]ii animalului (`n cursul infec]iilor septicemice) [i dup\ sacrificare. Condi]iile de mediu, `n special temperatura crescut\ [i umiditatea, permit microflorei existente s\ se multiplice [i s\ produc\, `ntr-un timp relativ scurt, alterarea (putrefac]ia) c\rnii prin proteoliz\ enzimatic\.

Microorganismele care iau parte la procesul de putrefac]ie se succed `n func]ie de condi]iile favorabile multiplic\rii, existente la un moment dat. Astfel, bacteriile aerobe [i anaerobe facultativ, cum sunt micrococii, streptococii, speciile apar]inând genurilor Pseudomonas, Proteus, Achromobacter, bacilii sporula]i aerobi (Bacillus subtilis, Bacillus mycoides) intervin primele, consumând oxigenul de la suprafa]\ [i creând condi]ii favorabile dezvolt\rii bacteriilor anaerobe din genul Clostridium. Putrefac]ia c\rnii poate avea loc [i la temperaturi sc\zute, când intervin bacteriile criofile [i mucegaiurile din genurile Mucor, Penicilium, Aspergillus, Cladosporium, etc.

69

Prin intermediul c\rnii contaminate se pot transmite la om numeroase boli infec]ioase ca antraxul, tuberculoza, salmoneloza, rujetul, bruceloza, tularemia, morva [i altele. Din acest considerent, carnea constitiuie unul din obiectivele principale ale expertizei sanitar-veterinare.

6.5.3. Microflora ou\lor La depunere, ou\le p\s\rilor s\n\toase sunt sterile. Ele se contamineaz\ ulterior cu microorganismele din cuibare sau de pe gr\tare [i `n timpul manipul\rii. De pe coaja ou\lor proaspete se izoleaz\ frecvent bacterii din genurile Proteus, Pseudomonas, Achromobacter, Aeromonas, Escherichia, etc. Ca o consecin]\ a `nvechirii ou\lor, aceste bacterii p\trund `n interior determinând alterarea con]inutului prin putrefac]ie (Grecianu Al., 1986; M\nescu S., 1989). Alterarea prin muceg\ire apare sub form\ de pete colorate pe fa]a intern\ a cojii [i pe g\lbenu[. Mai frecvent implicate `n muceg\irea ou\lor sunt genurile: Cladosporium, Penicillium, Sporotrichum [i Mucor. ~n albu[ul ou\lui proasp\t, microorganismele sunt absente sau `n num\r foarte redus, datorit\ ac]iunii bactericide a lizozimului (ferment glucidolitic activ fa]\ de bacteriile Gram pozitive), care se g\se[te `n cantitate apreciabil\. Dintre bacteriile patogene pentru om, mai frecvent vehiculate prin ou sunt salmonelele, deoarece pot fi transmise pe cale vertical\ de p\s\rile purt\toare. Consumul de ou\ contaminate cu salmonele, ca atare, sau sub form\ de preparate neprelucrate sau insuficient prelucrate termic, constituie o cauz\ frecvent\ a toxiinfec]iilor alimentare.

6.6. Microbiota organismului animal Corpul animalelor [i al omului ofer\ condi]ii favorabile de dezvoltare pentru numeroase microorganisme: bacterii, microfungi [i protozoare. Ele g\sesc pe [i `n corpul animalelor, suport nutritiv, condi]ii constante de pH [i presiune osmotic\, iar `n cazul homeotermelor, [i condi]ii de temperatur\ constante. ~n cursul vie]ii intrauterine, organismele animale sunt sterile. Popularea cu microorganisme `ncepe la na[tere, `n timpul trecerii prin vagin [i continu\ prin contactul cu indivizii [i obiectele din jur, prin inspira]ie, alimenta]ie, etc., pe tot parcursul vie]ii. Ele colonizeaz\ pielea [i mucoasele care c\ptu[esc diferite regiuni [i cavit\]i ce comunic\ cu mediul extern: nazofaringele, conjunctiva, tubul digestiv [i c\ile genitourinare inferioare. Microorganismele asociate cu organismele animale se constituie `n cele dou\ tipuri de microbiot\ deja cunoscute: microbiota autohton\ [i microbiota alohton\. Microbiota autohton\ este reprezentat\ de comunit\]i de microorganisme a c\ror asociere cu organismul animal a fost stabilit\ filogenetic, `n cursul evolu]iei comune [i a c\ror structur\ difer\ `n cursul evolu]iei ontogenetice a fiec\rui individ. Imediat dup\ na[tere, colonizarea tegumentelor [i a mucoaselor aparente este fortuit\ [i dependent\ de primele microorganisme `ntâlnite, un rol important revenind microbiotei organismului matern. Dup\ câteva s\pt\mâni `ns\, ca urmare a contactului cu al]i indivizi [i cu diverse medii naturale, organismul nou-n\scutului este populat de o microbiot\ asem\n\toare celei a adultului s\n\tos.

70

Deoarece fiecare regiune a corpului animal difer\ din punct de vedere fizico-chimic de celelalte regiuni, organismul animal constituie `n ansamblul s\u un mozaic de microhabitate.

Pentru a le coloniza, microorganismele trebuie s\ `nving\ numeroase obstacole, care difer\ `n func]ie de natura habitatelor respective. Printre acestea se num\r\ sistemele de eliminare mucociliare [i peristaltismul intestinal (care `ndep\rteaz\ bacteriile nelegate de epitelii), procesul periodic de `ndep\rtare a celulelor epiteliale senescente, imunitatea local\, varia]iile de Ph, competi]ia cu alte microorganisme, etc.

O condi]ie esen]ial\ a coloniz\rii este complementaritatea care terbuie s\ existe `ntre adezinele bacteriene [i receptorii de pe suprafa]a celulelor epiteliale ale gazdei. Cel mai frecvent, adezinele sunt reprezentate de fimbrii, care se leag\ de receptori de natur\ glicoproteic\.

~n ultimii ani s-a semnalat existen]a unei `nrudiri imunologice `ntre microorganismele [i mucusul sau mucoasa intestinal\ `n care acestea ocup\ `n mod normal un habitat (Zarnea G., 1999).

Prin urmare, faptul c\ aceste microorganisme sunt recunoscute ca proprii (,,self”) de sistemul imunitar al gazdei, constituie un alt factor favorizant al coloniz\rii habitatelor respective.

~ntre diferitele specii de microorganisme care alc\tuiesc microbiota normal\ a microhabitatelor organismului animal exist\ un echilibru dinamic, care poart\ denumirea de eubioz\.

Ruperea acestui echilibru din diverse cauze (frecvent, antibioterapia de lung\ durat\ pe cale oral\ [i modific\rile de Ph) se nume[te disbioz\ [i favorizeaz\ apari]ia `mboln\virilor prin multiplicarea `n exces a unor specii rezidente, sau prin implantarea microorganismelor str\ine patogene.

Microbiota alohton\ sau str\in\ a organismului animal se compune din microorganismele provenite din mediul extern (aer, ap\, sol, alimente) sau de la alte animale. Comparativ cu microbiota autohon\, ea are un caracter tranzitoriu deoarece este incapabil\ s\ se adapteze la noile condi]ii [i implic\ posibilitatea de a con]ine specii patogene.

Microorganismul str\in poate ocupa doar o ni[\ eliberat\ de un autohton, atunci când aceasta este perturbat\ [i adus\ la o condi]ie anormal\. Când sistemul revine la normal, microorganismul autohton `[i va reocupa ni[a, eliminând specia alohton\.

Capacitatea microorganismelor alohtone de a coloniza un anumit habitat [i de a se multiplica `n el numai `n circumstan]e anormale reprezint\, dup\ S a v a g e , 1997 (citat de Zarnea G., 1999), distinc]ia fundamental\ dintre microbiota alohton\ [i cea autohton\.

Cele mai studiate dintre microhabitatele organismului animal sunt cele oferite de segmentele anatomice ale tubului digestiv.

Men]ion\m faptul c\ la acest nivel, un microorganism poate fi autohton pentru un anumit segment [i alohton pentru altul, pe care-l tranziteaz\ dup\ ce s-a desprins din habitatul s\u natural. De exemplu, un microorganism din colon poate fi alohton dac\ provine din segmentele superioare (cavitatea bucal\, stomac, intestin sub]ire) sau chiar de la nivelele inferioare colonului (`n cazul animalelor coprofage).

6.6.1. Microbiota gastric\ Microorganismele ajung `n stomac odat\ cu alimentele ingerate [i apa. Acest\

contaminare este foarte accentuat\ `n cazul animalelor coprofage (iepure, porc), care pot ingera zilnic cantit\]i imense de microorganisme alohtone provenite din fecale.

71

Deoarece, odat\ ajunse `n stomac, majoritatea microorganismelor sunt distruse de aciditatea sucului gastric (Ph = 1,7 –2,2) [i de enzime, mult\ vreme stomacul a fost considerat steril.

Totu[i, din con]inutul gastric se izoleaz\ frecvent specii acido-tolerante apar]inând genurilor Lactobacillus, Candida [i Torulopsis. ~n num\r mai mic au mai fost semnalate: Bifidobacterium spp., Clostridium spp., Streptococcus spp., Veillonella spp., Peptostreptococcus spp., Bacteroides spp., Helicobacter spp., [.a.

Pentru a fi considerate ca semnificativ prezente `n stomac, microorganismele trebuie s\ fie prezente la mai mul]i indivizi investiga]i [i s\ dep\[easc\ densitatea de 103 celule/ml.

6.6.2. Microbiota intestinului sub]ire Acest segment al tubului digestiv cuprinde cel pu]in trei habitate diferite sub

aspectul gradientului de Ph: duodenul (Ph apropiat de cel al stomacului ), jejunul (Ph = 5,9 – 6,6) [i ileonul (Ph = 7 – 7,3).

~n duoden [i jejun, din cauza acidit\]ii `nc\ destul de crescute, este prezent un num\r redus de specii (Streptococcus spp., Lactobacillus spp. [i Candida albicans), unele dintre ele fiind derivate `n mod cert din cavitatea bucofaringian\. Num\rul acestora poate cre[te `ns\, `n aclorhidrie [i `n alte st\ri patologice.

Ileonul, datorit\ Ph-ului u[or alcalin, constituie un habitat optim. Dintre speciile prezente `n densit\]i semnificative sunt de men]ionat cele apar]inând genurilor: Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobacterium, Clostridium, Bacteroides, Veillonella, Staphylococcus, Actinobacillus, c\rora li se al\tur\ bacteriile coliforme [i bacilii anaerobi Gram pozitivi.

Al]i factorii care limiteaz\ prezen]a [i multiplicarea bacteriilor `n intestinul sub]ire, `nafar\ de aciditate, sunt peristaltismul rapid [i existen]a unor substan]e care inhib\ multiplicarea acestora.

6.6.3. Microbiota intestinului gros

Rezervor major de microorganisme, intestinul gros con]ine o comunitate microbian\ exterm de complex\. Ea este alc\tuit\, la cele mai multe mamifere, inclusiv la om, din câteva sute de specii bacteriene, dintre care numai pu]ine au fost cultivate in vitro [i identificate. Majoritatea apar]ine genurilor: Escherichia, Proteus, Aerobacter, Fusobacterium, Bacteroides, Enterococcus, Clostridium, [.a. Din num\rul total al bacteriilor, contrar statisticilor mai vechi, coliformii reprezint\ doar 0,1 - 1% (Zarnea G., 1999).

Microbiota intestinului gros include [i microorganisme alohtone provenite din alimente sau din segmentele superioare ale tubului digestiv. Aflate `n tranzit, ele sunt nesemnificative numeric [i func]ional comparativ cu popula]iile microbiene stabile.

Din cauza tranzitului lent, care permite multiplicarea bacteriilor, `n ultimul segment al intestinului gros (rectum) num\rul acestora atinge densit\]i enorme: aproximativ 1010 celule bacteriene/gram, ceea ce reprezint\ 10% din greutatea con]inutului total al colonului sau 25% din greutatea uscat\ a fecalelor.

Aceast\ microflor\ desf\[oar\ o activitate metabolic\ considerabil\, `n cea mai mare parte benefic\ pentru organism:

- la ierbivore fermenteaz\ celuloza, punând la dispozi]ia organismului o surs\ suplimentar\ de energie;

72

- sintetizeaz\ cantit\]i importante de vitamine din grupul B, vitamina K, vitamina PP, acid pantotenic, acid folic, etc., acoperind o parte din necesarul organismului;

Aspectele negative legate de prezen]a microbiotei intestinale constau `n eliberarea de produ[i toxici (indol, scatol, amoniac, etc.) prin hidroliza enzimatic\ a unor proteine [i aminoacizi. Deoarece membranele celulare ale epiteliului intestinal sunt extrem de permeabile fa]\ de amoniac [i din cauza toxicit\]ii cronice a acestui catabolit, se consider\ c\ microbiota colonului ar avea rol `n geneza unor boli, printre care [i cancerul de colon (Zarnea G.,1999 ).

6.6.4. Microbiota rumenului Sucurile digestive la ierbivore, ca [i la celelalte mamifere, sunt lipsite de enzime

digestive pentru celuloz\ [i alte polizaharide complexe (pectine, amidon, etc.), de[i acestea reprezint\ substratul de baz\ al nutri]iei lor vegetale.

Din aceast\ cauz\, ierbivorele folosesc microorganismele celulozolitice prezente `n tubul digestiv pentru a asigura transformarea substan]elor polizaharidice complexe `n forme solubile [i asimilabile. Contribu]ia microorganismelor la nutri]ia gazdei este diferit\ `n func]ie de compartimentul `n care `[i desf\[oar\ activitatea.

La erbivorele nerumeg\toare, degradarea ]esuturilor vegetale are loc, dup\ digestia `n stomac [i intestinul sub]ire, `ntr-un cecum l\rgit [i uneori foarte lung, unde gradul de digerare a celulozei [i a altor polizaharide este de 20 – 30 %. La iepuri [i la cobai aceast\ ineficien]\ este par]ial compensat\ prin coprofagie.

La rumeg\toare, digestia acestor substan]e se realizeaz\ `n rumen cu participarea unor microorganisme – bacterii anaerobe [i protozoare – mult mai eficiente.

Sub ac]iunea enzimelor bacteriene (celulazele), celuloza este scindat\ `n glucoz\, care prin fermenta]ie se transform\ `n acizi gra[i volatili [i gaze ( H2 , CH4 , CO2 , etc. ). Acizii gra[i rezulta]i (acetic, propionic, butiric) se absorb `n sânge, reprezentând o important\ surs\ energetic\.

Se apreciaz\ c\, din cele câteva sute de specii bacteriene prezente `n rumen, numai 17 – 30 domin\ numeric [i au o activitate metabolic\ semnificativ\, fapt sugerat de prezen]a lor constant\ la diferite specii de rumeg\toare, din diferite regiuni geografice. Printre acestea se num\r\: Bacteroides spp., Methanobacterium spp., Peptostreptococcus spp., Ruminococcus albus, Veillonella gazogenes [i alte specii anaerobe.

Protozoarele prezente `n rumen apar]in, asemenea bacteriilor, unui num\r `nsemnat de genuri [i specii. Pe lâng\ faptul c\ particip\ efectiv, l\turi de bacterii, la procesul de digestie, protozoarele consum\ oxigenul, realizând anaerobioza necesar\ dezvolt\rii microflorei bacteriene [i intervin `n reglarea num\rului de bacterii prin competi]ie pentru nutrien]i.

6.7. Rela]iile ecologice ale bacteriilor

~ntre speciile bacteriene componente ale microbiocenozelor, `ntre acestea [i alte categorii de microorganisme care colonizeaz\ un habitat sau se g\sesc `n tranzit (virusuri, micromice]i, protozoare), precum [i `ntre microorganisme [i macroorganisme, apar interac]iuni care pot fi grupate `n trei categorii: indiferente (neutralism), de tip beneficial sau cooperant [i de tip antagonic.

73

6.7.1. Rela]ii ecologice interbacteriene [i ale bacteriilor cu alte microorganisme

Neutralismul, care presupune lipsa unor influen]e reciproce `ntre dou\ sau mai multe specii, este considerat de mul]i cercet\tori ca o rela]ie pu]in probabil\ `n natur\ sau, `n orice caz, cu o importan]\ minim\. El este `ntâlnit atunci când popula]iile microbiene sunt destul de `ndep\rtate unele de altele [i `n cazul microorganismelor foarte diferite sub raportul exigen]elor nutritive, care nu competi]ioneaz\ pentru aceia[i nutrien]i.

Interrela]ii microbiene de tip beneficial (cooperant)

Rela]iile de tip beneficial sau cooperant presupun ca cel pu]in una dintre speciile care interac]ioneaz\ s\ aib\ un beneficiu. ~n func]ie de gradul de reciprocitate al beneficiului, de gradul de dependen]\ care se creaz\ `ntre speciile partenere [i de efectele ac]iunii cooperante a bacteriilor asupra substratului, rela]iile beneficiale pot fi de mai multe feluri.

1. Comensalismul sau metaboliza este un tip de rela]ie `n care una dintre specii profit\ de asociere, iar cealalt\, `n aparen]\, nici nu profit\ [i nici nu este influen]at\ negativ. Rela]iile comensale, la rândul lor, `mbrac\ mai multe aspecte.

• Rela]ii `n care beneficiul const\ `n punerea la dispozi]ia bacteriei care profit\, a unei substan]e nutritive necesare activit\]ii ei vitale, care este un metabolit produs de cealalt\ bacterie. Pe baza unui asemenea tip de rela]ie se realizeaz\ circula]ia `n natur\ a principalelor elemente biogene (N, C, S), unele specii bacteriene producând substratul necesar celorlalte. Un exemplu `n acest sens `l constituie bacteriile din sol care oxideaz\ nitri]ii `n nitra]i (Nitrobacter, Nitrocystis) [i care nu se pot dezvolta decât `n prezen]a bacteriilor care oxideaz\ `n prealabil amoniacul `n nitri]i (Nitrosomonas, Nitrosocystis), furnizându-le subsatan]a azotat\ absolut necesar\ nutri]iei.

• Rela]ii `n care una dintre bacteriile asociate furnizeaz\ celeilalte un factor de cre[tere esen]ial. Un exemplu tipic pentru acest gen de rela]ie este asocirea dintre hemofili - bacterii care reclam\ prezen]a `n mediul de cultur\ a factorului V (NAD sau NADP ) - [i unele specii capabile s\-l sintetizeze, desemnate din acest considerent cu termenul de “doic\”: stafilococi albi, Bacillus spp., Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, Sarcina lutea, levuri (Buiuc G., 1999 ). Coloniile de Haemophilus se dezvolt\ cu prec\dere limitrof coloniilor-doici, datorit\ concentra]iei mari de factor V `n aceast\ zon\, fenomen ce poart\ denumirea de ,,satelitism”.

• Rela]ii `n care beneficiul rezult\ din degradarea sau neutralizarea unei substan]e cu efect nociv pentru partener. Astfel, Escherichia coli [i al]i Gram negativi produc penicilinaz\ - enzim\ cu ajutorul c\reia degradeaz\ penicilina, creând condi]ii de multiplicare bacteriilor penicilinosensibile .

• Rela]ii bazate pe modificarea mediului, astfel `ncât acesta devine favorabil pentru comensal, sub raport fiziologic. Microorganismele aerobe [i facultativ anaerobe, consumând oxigenul, diminueaz\ poten]ialul redox al mediului [i creaz\ condi]ii favorabile pentru anaerobii stric]i. Un exemplu caracteristic este cel al gangrenei gazoase, `n care bacteriile contaminante creaz\ condi]iile necesare pentru dezvoltarea agen]ilor patogeni specifici (Clostridium perfringens, Clostridium oedematiens, Clostridium septicum, etc.).

74

2. Simbioza este o rela]ie cu caracter specific [i permanent (se creaz\ o dependen]\ complementar\ `ntre parteneri), `n care beneficiul este bilateral. Acest tip de rela]ie este `ntâlnit mai frecvent la cianobacterii, licheni [i protozoare.

3. Mutualismul sau simbioza nutri]ional\ reprezint\ o rela]ie `ntre dou\ specii de microorganisme, care au nevoie una de alta pentru dobândirea anumitor metaboli]i esen]iali. Spre deosebire de simbioza propriu-zis\, `n cadrul rela]iilor mutuale asocierea nu este permanent\ [i nu constituie o condi]ie sine qua non a existen]ei celor doi parteneri. Rela]ia poate fi pus\ `n eviden]\ pe medii de cultur\ deficiente, `n care nici unul dintre microorganisme nu poate cre[te separat. Speciile Haemophilus canis [i Haemophilus parainfluenzae, de exemplu, nu cresc atunci când sunt `ns\mân]ate separat `n ap\ peptonat\, dar, dac\ sunt asociate formeaz\ pe acela[i mediu culturi abundente. Analiza activit\]ii lor metabolice a ar\tat c\ fiecare dintre ele realizeaz\ sinteza unui factor de cre[tere absolut indispensabil celeilalte, care `ns\ nu are capacitatea de a-l elabora: H. canis sintetizeaz\ factorul V, iar H. parainfluenzae, factorul X (hematina).

Un alt exemplu `l constituie asocierea Mucor – Rhodotorula, dou\ ciuperci microscopice care nu cresc pe medii lipsite de tiamin\ (vitamina B1). Cultivate `mpreun\, ele nu mai necesit\ aport exogen de tiamin\, deoarece Mocor sintetizeaz\ o parte din molecula vitaminei (nucleul tiazolic) iar Rodothorula, cealalt\ parte (nucleul pirimidinic).

4. Sinergismul este o rela]ie facultativ\, `n care dou\ bacterii care se multiplic\ la nivelul aceluia[i biotop produc un efect (degradare, sintez\, leziune, etc.) pe care nici una dintre ele nu este capabil\ s\-l produc\ singur\.

Rela]ia este `ntâlnit\ `n mediile naturale, `n cadrul microbiocenozelor organismului animal [i chiar `n etiopatogeneza unor infec]ii. Astfel, arginina este descompus\ pân\ la stadiul de putrescein\ numai prin ac]iunea sinergic\ a speciilor Escherichia coli [i Streptococcus faecalis; pigmentul prodigiosina poate fi sintetizat uneori de tulpini apigmentogene de Serratia marcescens cultivate `mpreun\; `n pododermatita infec]ioas\ a bovinelor [i ovinelor, specia Bacteroides nodosus declan[eaz\ procesul patologic, iar Fusobacterium necrophorum [i alte specii asociate `n mod constant (stafilococi, actinomicete, treponeme, etc.) poart\ responsabilitatea tabloului lezional.

Rela]iile sinergice dintre microorganisme au g\sit aplica]ie `n diverse domenii de activitate, printre care [i industria laptelui. Maelele ob]inute din asocierea unor bacterii lactice (Streptococcus lactis, S. cremoris, Lactobacillus acidophylus, etc.), din bacterii [i levuri, sunt utilizate la prepararea diferitelor produse lactate, pentru a le conferi calit\]i gustative specifice.

Interrela]ii microbiene de tip antagonist Rela]iile de tip anatagonist presupun un efect nefavorabil sau nociv al unuia dintre parteneri pentru cel\lalt. ~n func]ie de mecanismul de ac]iune, rela]iile antagonice pot fi, la rândul lor, de mai multe feluri.

Parazitismul este un tip de rela]ie `n care un microorganism se multiplic\ pe seama celuilalt, distrugându-l.

75

O rela]ie tipic\ de parazitism `n lumea microorganismelor este bacteriofagia - fenomenul de parazitism al virusurilor bacteriene, numite [i bacteriofagi sau fagi, `n celula bacterian\. Efectul multiplic\rii bacteriofagilor de c\tre celula bacterian\ este liza celulei gazd\ (bacterioliza). El este vizibil `n gazonul bacterian pe medii solide, sub forma unor discontinuit\]i circulare numite “plaje”.

Specificitatea de gazd\ a bacteriofagilor a permis valorificarea fenomenului de bacteriofagie `n scopul identific\rii unor genuri [i specii bacteriene prin test fagic (Salmonella spp., Brucella abortus, Bacillus anthracis, etc.), [i al cre\rii de subdiviziuni `n cadrul unor specii (fagovariante, fagotipuri sau lizotipuri). Fagotipizarea este util\ mai ales `n stabilirea filierelor epidemiologice a unor infec]ii bacteriene cum sunt cele produse de Salmonella typhi, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, [.a.

Parazitarea unei bacterii de c\tre o alt\ bacterie este un fenomen mai rar `ntâlnit decât bacteriofagia, dar care are acela[i rezultat : bacterioliza.

Un caz foarte cunoscut este endoparazitismul speciei Bdellovibrio bacteriovorus la numeroase bacterii din genurile Escherichia, Salmonella, Serratia, Proteus, Pseudomonas, Streptococcus, etc. Datele de microscopie electronic\ arat\ c\, dup\ un atac mecanic direct asupra peretelui celular, foarte probabil asociat cu ac]iunea unei exoenzime, parazitul p\trunde `n celula – gazd\ determinând dezorganizarea [i digestia con]inutului celular pe seama c\ruia cre[te [i se multiplic\, producând `n cele din urm\ liza celulei parazitate.

Competi]ia este o interac]iune cu importan]\ fundamental\ pentru toate organismele [i probabil cea mai important\ ca mecanism selectiv. Ea este observat\ frecvent `n cazul microorganismelor stabilite `n acela[i habitat, care au nevoie de aceia[i nutrien]i, iar ace[tia se g\sesc `n cantit\]i limitante, adic\ prea mici pentru a le satisface cerin]ele.

Unii cercet\tori extind conceptul de competi]ie, de la nutrien]i, la spa]iu, lumin\, oxigen [i oricare alt\ necesitate comun\ fa]\ de o surs\ limitat\ a biotopului comun. Spre deosebire de parazitism, `n competi]ie influen]ele adverse se realizeaz\ indirect, prin lupt\ bilateral\ pentru satisfacerea unor necesit\]i comune. Specia privilegiat\ este aceea care se multiplic\ mai repede, eliminând din biotop specia sau speciile competitoare care au un ritm de multiplicare mai lent.

Un exemplu `n acest sens `l constituie evolu]ia `n culturi mixte a speciilor E. coli [i S. aureus. fig. 26 prezint\ curbele de cre[tere, practic identice, `n culturi monospecifice [i efectul cultiv\rii lor asociate.

Fig.26 Competi]ia dintre

Escherichia coli [i Staphylococcus aureus

(dup\ Oberhofer [i Frazier, 1961, citat de Zarnea G., 1994)

76

Se observ\ diminuarea net\ a num\rului de celule bacteriene apar]inând speciei S. aureus, determinat\ de ritmul mai rapid de multiplicare a E. coli, care, consumând nutrien]ii, limiteaz\ cre[terea speciei asociate.

Un alt avantaj pentru o specie aflat\ `n competi]ie, pe lâng\ viteza mai mare de multiplicare, este mobilitatea. Bacteriile invadante, care roiesc de obicei pe suprafa]a mediilor solide, sunt capabile s\ ocupe un habitat `naintea celor imobile [i a celor cu un aparat ciliar mai pu]in activ.

Competi]ia este observat\ frecvent in vitro pe pl\cile Petri: coloniile foarte apropiate `ntre ele, care competi]ioneaz\ pentru spa]iu [i nutrien]i, sunt mult mai mici comparativ cu cele distan]ate. De asemenea, `n culturile mixte nu se ajunge niciodat\ la densitatea maxim\ observat\ `n culturile monospecifice, deoarece, `n majoritatea cazurilor, exist\ o specie avantajat\ prin viteza de multiplicare [i/sau mobilitate, care va inhiba multiplicarea celorlalte prin spolierea mediului `n nutrien]i esen]iali.

~n condi]ii naturale, competi]ia dintre microorganisme este influen]at\ [i de o serie de parametri abiotici ai mediului (Ph, temperatur\, concentra]ia oxigenului sau a s\rurilor, etc.), care pot afecta viteza de cre[tere a popula]iilor de microorganisme.

Acest fenomen este evident `n cazul popula]iilor de bacterii psichrofile [i psichrotrofe, care, prezente asociat, competi]ioneaz\ pentru aceia[i nutrien]i. La temperaturi joase sunt avantajate microorganismele psichrofile, care se multiplic\ cu viteze mai mari, putând exclude psichrotrofele. La temperaturi mai ridicate, situa]ia se inverseaz\, fiind avantajate psichrotrofele. ~n habitatele cu varia]ii periodice de temperatur\, avantajele evolueaz\ când `ntr-un sens, când `ntr-altul, determinând predominan]a uneia sau alteia din cele dou\ popula]ii.

Antagonismul propriu-zis sau antibioza se realizeaz\ prin intermediul unor substan]e sintetizate [i eliminate `n mediu de unele specii microbiene, care exercit\ un efect nociv asupra altor specii.

~n func]ie de natura acestor substan]e [i de modalitatea de ac]iune, antagonismul microbian poate fi specific [i nespecific.

Antagonismul specific se realizeaz\ pe baza unor substan]e sintetizate de unele

specii de bacterii [i fungi, denumite antibiotice. ~n func]ie de toxicitatea pentru celula animal\ [i de spectrul antibacterian,

antibioticele se `mpart `n dou\ categorii: antibiotice propriu-zise [i bacteriocine. Primul antibiotic a fost descoperit de A l e x a n d e r

F l e m i n g `n 1929, `n urma sesiz\rii antagonismului exercitat de o ciuperc\ din genul Penicillium fa]\ de stafilococ. Plecând de la observa]ia lui F l e m i n g, o echip\ de cercet\tori de la Universitatea din Oxford, condus\ de C h a i n [i F l o r y, a reu[it `n 1940 s\ extrag\ din culturile de Penicillium [i s\ purifice substan]a activ\ cu efect antibiotic (penicilina), introducând-o pe scar\ larg\ `n terapia infec]iilor.

~n anii urm\tori au fost identificate [i extrase numeroase alte antibiotice. Cele mai multe se ob]in din actinomicete apar]inând genului Streptomyces (streptromicina, cloramfenicolul, tetraciclina, eritromicina, etc.), din bacterii apar]inând genului Bacillus (polimixina, bacitracina, etc.) [i din ciuperci microscopice, cum este cazul genurilor Penicillium [i Cephalosporium (penicilina, cefalosporina, etc.).

Pe lâng\ antibioticele de biosintez\, exist\ numeroase antibiotice ob]inute prin sintez\ chimic\ [i semisintez\.

Antibioticele ac]ioneaz\ selectiv, numai asupra celulei bacteriene (majoritatea având un efect bacteriostatic), fiind lipsite de nocivitate pentru celula animal\.

77

Ele pot fi clasificate dup\ mai multe criterii: compozi]ia chimic\, spectrul antibacterian, mecanismul de ac]iune, etc.

Pe baza spectrului antibacterian, antibioticele se `mpart `n : ♦ antibiotice de tip penicilinic, predominant active fa]\ de bacteriile Gram

pozitive (penicilina, eritromicina, novobiocina, etc.); ♦ antibiotice de tip streptomicinic, predominant active fa]\ de bacteriile

Gram negative (streptomicina, neomicina, kanamicina, polimixina B, etc.); ♦ antibiotice cu spectru larg, active fa]\ de bacteriile Gram pozitive [i Gram

negative (tetraciclinele, cloramfenicolul, cefalosporinele, etc). Pe baza mecanismului de ac]iune, antibioticele pot fi grupate astfel : ♦ antibiotice cu efect inhibitor asupra sintezei peretelui celular, care

blocheaz\ diferite faze ale sintezei peptidoglicanului (penicilina, cefalosporinele [.a.);

♦ antibiotice care altereaz\ ireversibil structura membranei citoplasmatice [i implicit func]ia de barier\ osmotic\ a acesteia, astfel `ncât celula pierde ioni esen]iali pentru desf\[urarea normal\ a metabolismului (polimixina B, nistatina, colistina, [.a.);

♦ antibiotice cu efect dereglator asupra transcrierii sau traducerii informa]iei genetice, care ac]ioneaz\ prin blocarea replic\rii ADN, blocarea fazei de ini]iere a transcrierii informa]iei genetice de pe ADN pe ARN mesager, modificarea secven]ei aminoacizilor `n cursul sintezei lan]urilor peptidice prin schimbarea conforma]iei ribozomilor, etc.

Fiecare specie bacterian\ se caracterizeaz\ printr-un spectru de sensibilitate [i de rezisten]\ natural\ la antibiotice, controlat genetic de gene cromozomale sau plasmidice. Acest spectru se poate modifica datorit\ posibilit\]ii dobândirii antibiorezisten]ei prin diferite mecanisme genetice [i biochimice.

Mecanismele genetice de dobândire a rezisten]ei la antibiotice sunt muta]iile la nivel cromozomal (cu o rata de 10-5 - 10-11) [i recombin\rile genetice consecutive primirii de material genetic exogen prin transformare, transduc]ie, conjugare. Rolul cel mai important `n dobândirea antibiorezisten]ei `l are, `ns\, transferul plasmidelor R.

Mecanismele biochimice de rezisten]\ la antibiotice constau `n: ♦ inactivarea antibioticului `n afara celulei bacteriene cu ajutorul unor

exoenzime; ♦ stoparea accesului `n celul\; ♦ alterarea sediului-]int\ al antibioticului.

Practica medical\ [i cea veterinar\ trebuie s\ urm\reasc\ limitarea posibilit\]ilor de dobândire a antibiorezisten]ei de c\tre bacterii, prin utilizarea cât mai ra]ional\ a antibioticelor `n scopuri terapeutice [i folosirea cât mai limitat\ [i mai atent supravegheat\ a de[eurilor rezultate de la fabricarea antibioticelor, ca biostimulatori `n zootehnie. Tendin]a actual\ este de `nlocuire a acestora `ntr-o propor]ie cât mai mare, mai ales `n re]etele furajere, cu probioticele. Bacteriocinele reprezint\ o clas\ special\ de substan]e antibiotice cu ac]iune bactericid\, sintetizate de un num\r mare de specii bacteriene purt\toare de informa]ie genetic\ specific\, con]inut\ `n plasmidele ,,col”.

Primele bacteriocine au fost identificate [i descrise la specia Escherichia coli de A n d r é G r a t i a (1925), care le-a dat denumirea generic\ de “colicine”. Ulterior, deoarece s-au identificat substan]e asem\n\toare la numeroase alte specii bacteriene, s-a creat termenul mai general de “bacteriocine”, iar `n func]ie de specia bacterian\ care le

78

produce, ele au primit denumiri inspirate din epitetul de gen (listeriocine, vibriocine, etc.) sau de specie (colicine, piocine welchicine, etc.). Din punct de vedere al structurii, bacteriocinele se `mpart `n dou\ categorii: bacteriocine cu nivel de organizare molecular [i bacteriocine cu structur\ corpuscular\, vizibile electronooptic, asem\n\toare cu bacteriofagii sau cu fragmente din particula fagic\ (capete, dar mai ales cozi). Bacteriocinele produse de bacteriile Gram-negative au un spectru `ngust de activitate, limitat, `n cele mai multe cazuri, la tulpini bacteriene din aceea[i specie sau apar]inând unor specii `nrudite taxonomic. Bacteriocinele Gram-pozitivilor sunt lipsite de specificitate, fiind active fa]\ de unele bacterii Gram-pozitive `ndep\rtate taxonomic de specia produc\toare.

Mecanismele prin care aceste substan]e `[i exercit\ efectul bactericid sunt elucidate doar `n câteva cazuri. ~n general, bacteriocinele se leag\ ini]ial de celulele sensibile prin intermediul unor receptori specifici de pe suprafa]a acestora (asem\n\tor bacteriofagilor), apoi p\trund `n interior [i ac]ioneaz\ dereglator asupra unor ,,]inte” vitale (metabolism energetic, biosinteza de ADN [i ARN, etc.). Caracteristica principal\ a bacteriocinelor, care le deosebe[te fundamental de antibioticele propriu-zise, const\ `n faptul c\ biosinteza lor are efect letal asupra celulelor produc\toare. ~n acest caz, perpetuarea propriet\]ii de bacteriocinogenez\ `n rândul popula]iilor bacteriene se explic\ prin num\rul redus de celule `n care acest caracter letal poten]ial devine actual [i prin faptul c\ restul celulelor bacteriene purt\toare de factor ,,col” sunt imune la ac]iunea colicinei exogene omologe. Prin urmare, odat\ elaborat\ `n mediu, o anumit\ colicin\ are efect antibiotic numai asupra celulelor apar]inând aceleea[i specii, dar care nu o pot elabora, fiind lipsite de factorul ,,col” respectiv.

Avându-se `n vedere ac]iunea bactericid\ a tulpinilor purt\toare de plasmide ,,col”, centrat\ `n jurul speciei omologe, se poate presupune c\ fenomenul de bacteriocinogenez\ are un rol de reglare a popula]iilor bacteriene `n diferite ecosisteme naturale (Buiuc G.,1999). ~n practica diagnosticului bacteriologic, bacteriocinogeneza [i bacteriocinosensibilitatea sunt acceptate uneori ca markeri ai patogenit\]ii. S-a constatat, de exemplu, c\ `n cadrul speciei Escherichia coli tulpinile colicinogene sunt de regul\ [i patogene, iar cele bacteriocinosensibile, nepatogene.

O alt\ aplica]ie a bacteriocinelor `n practica de laborator este bacteriocinotipia. Bacteriocinotipul (bacteriocinovarianta) este o subdiviziune a speciei bacteriene care grupeaz\ toate tulpinile sensibile la acelea[i bacteriocine. Bacteriocinotipia are implica]ii asem\n\toare cu fago(lizo)tipia, `n urm\rirea unor filiere epidemiologice, sau `n eviden]ierea altor propriet\]i corelate `n mod constant cu bacteriocinotipul.

Antagonismul nespecific este impus de speciile bacteriene capabile s\ produc\ substan]e nocive pentru alte specii, asupra c\rora ac]ioneaz\ neselectiv (Duca Eugenia [i col., 1979 ).

Un exemplu `l constituie bacteriile acido-lactice componenete ale microbiotei normale a intestinului, mucoasei bucale, mucoasei vaginale, care inhib\ dezvoltarea bacteriilor patogene prin acidifierea mediului.

Pe baza acestui considerent, `n tratamentul unor infec]ii intestinale se recomand\ `nlocuirea antibioticelor cu preparatele probiotice.

79

Majoritatea cercet\torilor definesc drept probiotice, produsele ce con]in bacterii vii, `n stare vegetativ\ sau sub form\ de spori, care administrate la om [i animale `mpiedic\ `nmul]irea bacteriilor poten]ial patogene.

Probioticele con]in culturi pure sau mixte de tulpini bacteriene apar]inând genurilor Lactobacillus (L. acidophilus, L. casei, L. helveticus, L. lactis, L. bulgaricus), Bifidobacterium, Streptococcus (S. thermophilus), Enterococcus ( E. hirae), etc., levuri, sau amestecuri de bacterii [i levuri (de exemplu, Lactobacillus spp. [i Sacharomyces spp.).

Administrarea de suspensii sau preparate comerciale de Lactobacillus acidophilus este considerat\ ast\zi indispensabil\ pentru ameliorarea echilibrului microbiotei normale a intestinului, compromis `n cursul administr\rilor orale de antibiotice cu spectru larg.

I l i a Me c i n i c o v – laureat al premiului Nobel - a fost primul cercet\tor care a avut ideea `nlocuirii terapeutice a microflorei patogene a tubului digestiv, cu o microflor\ ,,impus\“ format\ din lactobacili [i streptococi, prin consum de iaurt [i lapte b\tut (Duca Eugenia [i col., 1979; Carp-C\rare M., 1991).

Caracteristicile unui bun probiotic `nsumeaz\: ♦ lipsa de patogenitate [i toxicitate pentru organismul animal; ♦ capacitatea de a supravie]ui [i de a fi metabolic activ `n mediul gastro-

intestinal; ♦ efectele benefice asupra organismului; ♦ accesibilitatea din punct de vedere economic. Efectele produselor probiotice sunt, `n principal, urm\toarele: 1. reducerea num\rului unor grupe de microorganisme cu poten]ial patogen,

prin producerea de metaboli]i cu efect toxic (acizi organici, H2O2, antibiotice) [i/sau prin competi]ie pentru nutrien]i sau pentru situsurile de adeziune de pe suprafa]a epiteliilor intestinale (experimental, s-a demonstrat c\ Lactobacillus spp. ader\ la peretele intestinal, rezistând la cel pu]in patru sp\l\ri succesive cu solu]ie tampon);

2. stimularea cre[terii animalelor prin stimularea apetitului, `mbun\t\]irea conversiei hranei [i protec]ia oferit\ fa]\ de infec]iile intestinale;

3. efect anticancerigen (`n special, Lactobacillus spp.) prin inhibarea cre[terii celulelor tumorale sau supresia bacteriilor care produc enzime (beta-glucuronidaz\, nitroreductaz\) r\spunz\toare de eliberarea unor substan]e cancerigene din compu[i inofensivi;

4. stimularea imunit\]ii prin cre[terea activit\]ii macrofagelor sau a concentra]iei imunoglobulinelor anticorp - efect condi]ionat de trecerea probioticelor `n circula]ia general\ (B e a l m e r [i col. cita]i de Zarnea G., 1994). Dup\ cum s-a demonstrat, lactobacilii pot str\bate mucoasa intestinal\, supravie]uind câteva zile `n splin\, ficat [i pulmon.

6.7.2. Rela]ii ecologice `ntre bacterii [i macroorganisme

~ntre bacteriile componente ale microbiotei rezidente (autohtone) [i tranzitorii (alohtone) a organismelor animale [i vegetale [i gazd\ se stabilesc rela]ii de tip cooperant sau antagonic, asem\n\toare celor existente `ntre microorganismele care interac]ioneaz\.

80

Rela]iile de tip beneficial Comensalismul este rela]ia dintre organismul animal [i majoritatea bacteriilor rezidente pe tegumente [i mucoase, unde g\sesc surse de hran\ (celule descuamate, mucus) [i condi]ii de multiplicare, de care beneficiaz\ f\r\ a prejudicia gazdei.

Simbioza reprezint\ tipul de interac]iune al bacteriilor din tubul digestiv al ierbivorelor cu animalul-gazd\. Prin activitatea lor biologic\, aceste bacterii degradeaz\ unele polizaharide inaccesibile enzimelor digestive (celuloza, hemicelulozele, lignina, etc.), transformându-le `n produ[i absorbabili cu un poten]ial energetic de obicei considerabil. Totodat\, bacteriile intestinale [i cele ruminale sintetizeaz\ majoritatea vitaminelor complexului B. Alte activit\]i biosintetice de natur\ bacterian\ au ca rezultat convertirea unor compu[i simpli care con]in `n molecula lor azot, `n proteine microbiene, digerabile prin ac]iunea unor enzime proteolitice prezente `n segmentele posterioare ale tubului digestiv. Rela]iile de tip simbiotic `ntre bacterii [i plante sunt cunoscute `ndeosebi la leguminoase, care preiau azotul atmosferic prin intermediul bacteriilor fixatoare de azot din genul Rhizobium, prezente `n nodozit\]ile de pe traiectul r\d\cinilor. ~n categoria interac]iunilor cooperante micro-macroorganism se situeaz\ [i antagonismul impus microorganismelor alohtone patogene de c\tre microbiota normal\, prin ocuparea ni[elor anatomice, elaborarea de substan]e antibiotice, competen]\ mai mare `n utilizarea nutrien]ilor [i a altor resurese din habitat, etc.

Rela]iile de tip antagonic

Principala rela]ie conflictual\ macro-microorganism este infec]ia (lat. inficere = a otr\vi, a deteriora). ~n sens larg, prin infec]ie se `n]elege p\trunderea [i multiplicarea microorganismelor patogene `n organismele cu organizare superioar\, precum [i reac]ia de r\spuns pe care o provoac\ acestora. Ea poate `mbr\ca forma unei st\ri poten]iale (infec]ie inaparent\ clinic sau latent\), `nso]it\ doar de restructurarea imunologic\ a organismului, sau poate avea o evolu]ie asociat\ cu perturbarea st\rii normale de s\n\tate a organismului-gazd\ [i cu fenomene de disconfort caracteristice st\rii de boal\ (boala infec]ioas\). Infec]ia este o interrela]ie ecologic\ dinamic\, la apari]ia [i evolu]ia c\reia particip\ activ ambii parteneri: microorganismul prin mecanismele sale de patogenitate [i organismul-gazd\ prin factorii ap\r\rii antiinfec]ioase (genetici, fiziologici, imunologici). Numero[i factori endogeni [i de mediu pot influen]a aceast\ rela]ie de tip conflictual `n favoarea unuia sau a celuilalt partener.

81

PATOGENITATEA BACTERIILOR [i MECANISMELE EI

Termen discutabil din punct de vedere semantic, patogenitatea define[te `n sensul cel mai larg, aptitudinea unui microb de a determina, `n mod natural sau `n condi]ii experimentale, un efect nociv asupra organismului-gazd\. Patogenitatea bacteriilor este legat\ `n general de parazitismul lor, de[i cele dou\ propriet\]i nu sunt superpozabile.

Principalele `nsu[iri care condi]ioneaz\ patogenitatea intrinsec\ a bacteriilor sunt virulen]a [i toxicitatea, la care se adaug\ uneori capacitatea de sensibilizare alergic\ a organismului. A. VIRULEN}A [i FACTORII DE VIRULEN}|

Virulen]a reprezint\ capacitatea bacteriilor de a coloniza la poarta de intrare (de

a se adapta [i de a se `nmul]i) [i, eventual, de a invada umorile [i ]esuturile, evitând sau neutralizând mecanismele de ap\rare nespecific\ ale gazdei.

Factorii care confer\ bacteriilor virulen]\ sunt reprezenta]i de structuri ale celulei bacteriene [i enzime. Ei pot fi grupa]i `n func]ie de modalitatea de ac]iune `n dou\ categorii: factori de colonizare [i p\trundere `n organism [i factori de invazie .

1. Factorii de colonizare [i p\trundere

Fimbriile (pilii) de aderen]\ [i alte adezine (acizii lipoteichoici, proteinele membranei externe a bacteriilor Gram-negative, etc.), asigur\ legarea bacteriilor de epiteliile mucoaselor dar [i de celulele epiteliale cheratinizate, endotelii, din]i, etc., `mpiedicând astfel eliminarea lor prin fluxul diferitelor secre]ii, tuse, mi[carea cililor, peristaltism. Totodat\, se creaz\ posibilitatea de acces a bacteriilor patogene la nutrien]i, temperatur\ favorabil\, protec]ie fa]\ de anticorpi [i lizozim, etc. Ca dovad\, celulele de Escherichia coli aderente la epiteliul intestinal, dup\ o perioad\ de lag mai scurt\, se multiplic\ mult mai intens decât celulele neaderente.

Legarea este condi]ionat\ de existen]a unor receptori celulari specifici adezinelor bacteriene, având uneori un important grad de selectivitate. Astfel, fimbriile de tip - 1 permit aderarea la mucoasa intestinului gros, iar fimbriile P sau Pap (Pyelonephritis associated pili) [i adezina 075X favorizeaz\ colonizarea c\ilor urinare (Zarnea G.,1994).

~n baza acestei specificit\]i, Streptococcus pyogenes [i Corynebacterium diphteriae ader\ la epiteliul faringian, Escherichia coli enteropatogen\ [i Vibrio cholerare ader\ la mucoasa jejun-ileonului, iar Neisseria gonorrhoeae ader\ `n mod special la epiteliul uretral [i cervical (Duca Eugenia [i col., 1979). Cele mai multe bacterii au `ns\ dou\ sau mai multe tipuri de adezine cu specificit\]i de legare diferite.

Rolul receptorilor celulari `n producerea infec]iilor a fost demonstrat f\r\ echivoc de S e l l w o o d [i colaboratorii (cita]i de Zarnea G., 1994) `n 1975. Porcii foarte rezisten]i la infec]ia cu tulpini de Escherichia coli K88, produc\toare de enterite severe, nu au receptori pentru aceast\ bacterie, spre deosebire de animalele foarte sensibile, care poart\ numero[i receptori de adezine.

82

~n mod asem\n\tor, sensibilitatea omului la pielonefrita cu Escherichia coli este corelat\ cu num\rul receptorilor de pe membrana uroepiteliului, foarte variabil de la o persoan\ la alta.

Se pare c\ `n infec]iile urinare ascendente cu E. coli uropatogen\, colonizarea se datoreaz\ [i flagelilor (cililor), cu ajutorul c\rora bacteria se deplaseaz\ contra curentului de scurgere a urinei.

Ig A proteazele reprezint\ un factor important de colonizare, deoarece permite bacteriilor patogene s\ supravie]uiasc\ pe suprafa]a mucoaselor, prin clivarea moleculei anticorpilor de tip Ig A.

Ele au fost eviden]iate la Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenze, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, etc.

P\trunderea `n organism a bacteriilor se realizeaz\ prin mecanisme incomplet elucidate.

La majoritatea speciilor, ea este condi]ionat\ de apari]ia unor discontinuit\]i accidentale (pl\gi, microleziuni) sau disfunc]ii la nivelul barierelor naturale antiinfec]ioase.

Bacteriile foarte mobile [i foarte sub]iri apar]inând genurilor Leptospira, Borrelia [i Treponema sunt capabile s\ p\trund\ prin mucoase [i chiar prin tegumentele intacte. Mobilitatea acestor bacterii se datoreaz\ flagelilor periplasmatici numi]i [i filamente axiale.

Unele bacterii (ca de exemplu, Corynebacterium diphteriae) sunt dotate cu fimbrii [i cu enzime de alterare, prin care produc leziuni locale, creându-[i por]i de intrare [i colonizând `n mucoas\.

La bacteriile parazite intracelular, mecanismul cel mai frecvent de p\trundere `n celula-gazd\ este endocitoza facilitat\ de parazit prin intermediul unor lipopolizaharide [i proteine membranare (procedeu descris la Shigella flexneri, Escherichia coli enteroinvaziv\ (EIEC), Neisseria gonorrhoeae) [i prin mecanisme `nc\ necunoscute (Duca Eugenia [i col., 1979; Zarnea G., 1994).

Bacteriile endocitate sunt incluse `n vacuole delimitate de o membran\ derivat\ din membrana celulei-gazd\, `n interiorul c\rora se multiplic\ [i supravie]uiesc, rezistând la fagocitoz\.

2. Factorii de invazie

Invadarea organismului este condi]ionat\, `n principal, de factorii bacterieni antifagocitari [i de enzimele care faciliteaz\ difuzarea bacteriilor `n ]esuturi.

a. Factorii antifagocitari de inhibare a `nglob\rii `n fagocit

Capsula reprezint\ pentru speciile capsulate (Bacillus anthracis, Streptococcus

pneumoniae, Clostridium perfringens) un important factor de virulen]\, deoarece bacteriile dotate cu acest `nveli[ vâscos nu sunt `nglobate de leucocitele polimorfonucleare neutrofile, prin neaderarea acestora la suprafa]a bacteriei. Ca exemplu clasic de patogenitate datorat\ `n exclusivitate prezen]ei capsulei, poate fi citat pneumococul; tulpinile de tip S (smooth) capsulate sunt patogene, iar cele de tip R (rough) necapsulate sunt lipsite de patogenitate (vezi experien]a lui Griffith, cap. de Genetic\ bacterian\).

Compu[ii parietali ce fac parte din structurile speciale ale peretelui bacterian prezint\ propriet\]i antifagocitare bine demonstrate pentru proteina ,,M” a streptococilor

83

beta-hemolitici grup A, antigenul ,,Vi” prezent la unele specii de Salmonella (S. typhi, S. paratyphi C, S. dublin), antigenul K prezent la Escherichia coli, etc. Unii autori identific\ ace[ti factori cu fimbriile de virulen]\, care asigur\ aderen]a specific\ la ]esutul parazitat [i implicit rezisten]a la fagocitoz\.

Rolul antifagocitar al acestor factori este demonstrat experimental prin anularea virulen]ei consecutiv trat\rii bacteriilor cu ser imun specific factorului respectiv: ser anticapsular, antiprotein\ M, anti-Vi.

Coagulaza liber\, o enzim\ elaborat\ de Staphylococcus aureus, este din punct de vedere chimic [i func]ional asem\n\toare cu protrombina. Ea coaguleaz\ plasma sanguin\ `n jurul celulelor bacteriene, formând un man[on cu rol antichimiotactic pentru fagocite. Având la suprafa]\ acest strat protector, bacteriile nu mai sunt recunoscute ca non-self, fiind vorba deci, de un mimetism la scar\ celular\.

Mobilitatea, dup\ B r u b a k e r, 1985 (citat de Zarnea G., 1994), ar constitui un factor important pentru virulen]\. Astfel, prin capacitatea lor de a se deplasa rapid `n mediile vâscoase, cum sunt cele din organism, spirichetele (Leptospira, Borrelia, Treponema) se sustrag procesului de fagocitoz\, `ncât leucocitele le captureaz\ cu mare dificultate.

b. Factorii antifagocitari de inhibare a digestiei `n fagocit Unele bacterii, numite bacterii parazite facultativ intracelular, supravie]uiesc `n

interiorul fagocitelor, iar unele reu[esc chiar s\ se multiplice, transformând aceste celule `n factori de diseminare a infec]iei `n organism.

Rezisten]a la digestia `n fagocit se realizeaz\ prin mecanisme incomplet elucidate, ce difer\ de la o specie bacterian\ la alta (Zarnea G., 1994).

1.~mpiedicarea fuziunii fagolizozomale este un mecanism comun, `ntâlnit la

Mycobacterium spp., Chlamydia spp., Legionella pneumophila, etc., dar care are baze moleculare diferite. Astfel, la Mycobacterium tuberculosis, fuziunea este blocat\ de ,,cord-factor”- o glicolipid\ (6,6-dimycoltrehaloza) din structura peretelui celular; la Mycobacterium microti, prin cre[terea concentra]iei intracelulare a AMP; la Chlamidia psittaci, prin modificarea structurii membranei fagozomului `n care este con]inut\.

2.Evadarea din fagozomi la scurt timp dup\ p\trunderea `n celule a fost descris\ la rickettsii (Rickettsia mooseri, Rickettsia tsutsugamushi). Un rol esen]ial `n acest proces `l are fosfolipaza A, care atac\ membrana fagozomului.

3.Rezisten]a la ac]iunea enzimelor lizozomale `n macrofagele din organismul neimunizat este `ntâlnit\ la unele bacterii Gram-pozitive (Listeria monocytogenes, Erysipelothrix insidiosa), la numeroase genuri Gram-negative (Salmonella, Brucella, Yersinia, Shigella, Coxiella, Francisella, Haemophilus) [i la bacteriile acidorezistente (Mycobacterium spp.).

Mecanismele rezisten]ei sunt incomplet cunoscute. La unele specii, se pare c\ factorul care opune rezisten]\ enzimelor lizozomale `l constituie lipidele de perete (factorul cord, lipopolizaharidele Gram-negativilor).

c. Agresinele - enzime care favorizeaz\ difuzarea `n ]esuturi

Hialuronidazele sunt exoenzime care cliveaz\ acidul hialuronic din structura substan]ei fundamentale a ]esutului conjunctiv, realizând astfel permeabilizarea barierelor fiziologice (epiteliale, mucoase, tisulare), favorabil\ difuz\rii bacteriilor `n organism. Ele sunt sintetizate de streptococii beta-hemolitici, stafilococi, clostridii, etc.

84

Fibrinolizinele produc liza barierei de fibrin\ pe care organismul o formeaz\ `n jurul focarelor inflamatorii pentru a limita diseminarea germenilor `n ]esuturi. Prin intermediul acestor agresine, unii stafilococi [i streptococi determin\ infec]ii septicemice.

Colagenaza, enzim\ puternic proteolitic\ elaborat\ de Clostridium perfringens, hidrolizeaz\ colagenul din structura ]esutului conjunctiv, creând astfel bre[e adânci pe care apoi le invadeaz\.

Alte enzime bacteriene, ca proteazele, lipazele, dezoxiribonucleaza, ureaza, fosfataza acid\, etc., f\r\ a avea o valoare deosebit\ `n determinarea patogenit\]ii, o poten]eaz\.

B. TOXICITATEA BACTERIILOR

Toxicitatea este proprietatea unor bacterii de a exercita un efect alterativ sau dereglator asupra unui organism neimunizat, prin componente structurale sau prin secre]ii celulare, numite toxine. Ele sunt neutralizate `n organismul imunizat (Carp-C\rare M., 1991; Duca Eugenia, 1974).

Ideea c\ unele manifest\ri patologice sunt produse de anumite substan]e chimice (,,sepsine”) a fost formulat\ pentru prima dat\ de K l e s s (1872), referindu-se la leziunile produse de stafilococi.

L ö f f l e r (1880) a demonstrat faptul c\ specia Corynebacterium diphteriae r\mâne localizat\ `n nazofaringe, fiind absent\ in organele interne (miocard, rinichi, ficat, sistem nervos, etc.), care sunt cele mai afectate de leziunile produse la distan]\ de locul infec]iei.

K o c h (1884) a descris holera ca pe o toxicoz\, pe baza observa]iilor c\ agentul patogen r\mâne `n intestin, f\r\ s\ invadeze structurile acestuia [i ]esuturile `nvecinate. ~n plus, administrarea oral\ a filtratului de cultur\ reproduce boala, `n timp ce, pe cale parenteral\ este inofensiv.

R o u x [i Y e r s i n (1888) au folosit primii termenul de ,,toxin\”, pe care o considerau ,,un fel de enzim\”.

~n prezent, termenul define[te orice substan]\ toxic\ de provenien]\ biologic\, sintetizat\ de bacterii, fungi (micotoxine), celule vegetale sau animale (Zarnea G., 1994).

Termenul de ,,otrav\” este rezervat substan]elor chimice organice sau anorganice (stricnin\, s\ruri de argint, arseniu, etc.) care, introduse `ntr-un organism pe diverse c\i, produc leziuni celulare sau tisulare, perturbarea sau suspendarea unor activit\]i fiziologice normale [i, `n func]ie de doz\, chiar moartea organismului.

Clasificarea toxinelor bacteriene

Au fost propuse mai multe sisteme de clasificare a toxinelor. Probabil, faptul c\ nici unul nu satisface exigen]ele unei clasific\ri riguros [tiin]ifice, explic\ utilizarea curent\ (cu toat\ ambiguitatea sa) a conceptului dualist de `mp\r]ire `n exotoxine (toxine extracelulare) [i endotoxine (legate de corpul bacterian sau re]inute `n celul\). Principalele diferen]e `ntre cele dou\ categorii de toxine sunt sintetizate `n tabelul num\rul 3.

85

Tabelul 3 Caractere distinctive `ntre exo- [i endoenzime

Caracterul diferen]ial

Exotoxine Endotoxine

Categorii de bacterii produc\toare

Gram-pozitive Gram-negative

Compozi]ia chimic\ Proteine 1.Lipopolizaharide (LPS prezente `n membrana extern\ a peretelui celular la toate bacteriile Gram-negative); 2.Proteine (toxina holeric\ [i toxina shiga)

Mecanismul eliber\rii din celul\

Sunt eliminate pe parcursul sintezei. Concentra]ia intracelular\ este neglijabil\.

Dezintegrarea celulei

Sensibilitatea la 600 C [i la enzi-mele proteolitice

Sensibile Relativ rezistente

Efectul toxic Specific [i puternic `n doze mici

Nespecific [i slab

Modul de separare Prin filtrarea sau centrifugarea culturilor

Dezintegrarea celulelor bacteriene prin metode: fizice (ultrasonare, `nghe]-dezghe]); chimice (tripsin\, acid tricloracetic); biologice (bacteriofagi)

R\spunsul la ac]iunea formolului 0,4% [i a c\ldurii (400 C)

Se transform\ `n anatoxine (toxoizi) netoxice dar antigenice

Nu se transform\ `n anatoxine

Imunogenitate Puternic\ (induc formarea unor cantit\]i mari de anticorpi antitoxici neutralizan]i)

Slab\

~n func]ie de ]esutul sau celula ]int\ asupra c\rora ac]ioneaz\ [i efectul pe care-l

produc, se cunoa[te o mare varietate de toxine: hemolizine, leucocidine, neurotoxine, toxine cu efect necrotic, enterotoxine, etc.

Hemolizinele sunt enzime bacteriene care determin\ `n principal liza globulelor ro[ii dar [i a altor categorii de celule (leucocite, trombocite, celule tisulare). Ele au fost puse `n eviden]\ la numeroase specii bacteriene: Clostridium tetani, Clostridium perfringens, Clostridium septicum, stafilococi, streptococi, enterobacteriacee, etc.

Leucocidinele sunt factori elibera]i de unele bacterii dup\ `nglobarea lor `n fagocite, determinând moartea acestora.

Bacteriile produc\toare de leucocidine, ca stafilococii [i streptococii, sunt denumite bacterii ,,piogene”, deoarece leucocitele moarte se acumuleaz\ `n focarul inflamator, contribuind la formarea puroiului.

Neurotoxinele sunt exotoxine cu tropism pentru ]esutul nervos, determinând tulbur\ri `n transmiterea influxului nervos c\tre organele efectoare. Principalele specii produc\toare de neurotoxine sunt Clostridium tetani (toxina tetanic\), Clostridium botulinum (toxina botulinic\) [i Shigella dysenteriae (toxina shiga).

Toxinele cu efect necrotic ac]ioneaz\ asupra ]esuturilor, determinând moarte local\ prin citoliz\ sau citotoxicitate. Reprezentative pentru aceast\ categorie sunt toxina difteric\ [i lecitinaza.

86

Toxina difteric\ (Corynebacterium diphteriae) ac]ioneaz\ atât local, la nivelul mucoasei faringiene, cât [i la distan]\, ca urmare a difuz\rii pe cale sanguin\ [i a fix\rii mediate de receptori, pe diverse ]esuturi [i organe (miocard, ]esutul nervos, ficat, rinichi, etc.).

Lecitinaza este o toxin\-enzim\ produs\ de Clostridium perfringens [i de unele tulpini de Staphylococcus aureus, care scindeaz\ lecitina (lipid ce constituie o important\ substan]\ de cimentare a membranelor celulare [i a mitocondriilor) [i produce liza rapid\ a globulelor ro[ii, leucocitelor [i a unor celule tisulare.

Enterotoxinele constituie un grup particular de exotoxine, implicate `n majoritatea toxiinfec]iilor alimentare (Bârzoi B., Meica S., Negu] S., 1999). Ele sunt elaborate de specii bacteriene Gram-pozitive (Staphylococcus aureus, Clostridium perfringens, Clostridium difficile, Clostridium sordellii), dar mai ales de bacterii Gram-negative: Escherichia coli enterotoxigen\ (ETEC) [i enterohemoragic\ (EHEC), Vibrio cholerae, Vibrio parahaemolyticus, Salmonella spp., Shigella dysenteriae, Aeromonas hydrophila, Campylobacter jejuni, etc.

~n general, enterotoxinele ac]ioneaz\ direct asupra mucoasei intestinale, determinând fenomene citotoxice [i distructive (liza [i descuamarea enterocitelor) sau tulbur\ri func]ionale, care modific\ fluxul apei [i ionilor prin bariera epitelial\.

Deregl\rile func]ionale sunt cauzate de activarea enzimelor adenilat-ciclaza sau guanilat-ciclaza din membrana celular\, urmat\ de cre[terea cantit\]ilor de AMPc (adenozin-monofosfat ciclic), respectiv GMPc intracelular. Consecin]a acestei acumul\ri este inversarea polarit\]ii func]ionale a enterocitului, care, din celul\ absorbant\ devine celul\ excretoare de ap\ [i electroli]i (Na+, Cl-). Alter\rile histologice [i func]ionale produse de enterotoxine se traduc, din punct de vedere clinic, printr-o diaree abundent\.

Un alt mecanism de ac]iune, specific enterotoxinelor stafilococice, ar consta (dup\ R\duc\nescu H., Bica-Popii Valeria, 1986; Bârzoi D. [i col. 1999) `n stimularea termina]iilor nervului vag la nivelul stomacului, stimuli care, ajungând la centrul vomitiv din creier, declan[eaz\ contrac]ii peristaltice [i antiperistaltice [i, consecutiv acestora, desc\rc\ri diareice [i vomismente dup\ o perioad\ scurt\ de incuba]ie (1-6 ore). Tulbur\rile se accentueaz\ pân\ la stare de [oc dup\ trecerea toxinei `n circula]ia sanguin\, unde interac]ioneaz\ cu macrofagele [i limfocitele T, determinând eliberarea `n exces a citokinelor.

C. FACTORII DE SENSIBILIZARE

Factorii de sensibilizare sau factorii de alterare secundar\ sunt substan]e bacteriene corpusculare sau excretate (enzime, toxine), puternic antigenice, care complic\ boala infec]ioas\ dup\ apari]ia anticorpilor, prin cuplare cu ace[tia.

Nu toate reac]iile antigen-anticorp care au loc `n organism sunt favorabile acestuia. Uneori, alter\ri grave pot fi produse de prezen]a concomitent\ a antigenului (bacterie, produs microbian, antigene tisulare similare antigenelor bacteriene) [i a anticorpilor corespunz\tori.

~n principiu, orice microorganism care a produs o infec]ie, dac\ nu a fost repede eliminat din organism, poate – cu condi]ia `ntrunirii anumitor propor]ii [i cantit\]i antigen-anticorp – s\ determine fenomene de sensibilizare mediate de anticorpi [i/sau limfocitele T.

87

Bacteriile care determin\ frecvent complica]ii prin fenomene de sensibilizare sunt prezentate `n tabelul num\rul 4.

Tabelul 4

Factori bacterieni de sensibilizare

Bacteria produc\toare

Natura chimic\

Denumirea

Mycobacterium spp.

Protein\ Tuberculin\

Bulkholderia mallei

Protein\ Malein\

Brucella spp. Protein\ Brucelin\ Treponema

pallidum Protein\ Luetin\

Francisella tularensis

Protein\ Tularin\

Streptococcus pyogenes serogrup A

s Factor ,,reumatogen” Factor ,,nefritogen”

Bacterii Gram-negative

LPS Endotoxine

88

~NTREB|RI RECAPITULATIVE

CAPITOLUL I

1. Care este obiectul de studiu al microbiologiei ? 2. Care sunt caracterele distinctive `ntre principalele categorii de microorganisme? 3. Care este pozi]ia microorganismelor `n sistematica biologic\? 4. Cine este considerat fondatorul medicinei ra]ionale [i de ce? 5. Cine a efectuat primele obsrva]ii [i descrieri ale microorganismelor, bazate pe

examenul microscopic? 6. Care sunt meritele savan]ilor Louis Pasteur [i Robert Koch `n constituirea

microbiologiei ca [tiin]\ [i progresul ei? 7. Cine este fondatorul [colii române[ti de microbiologie [i `n ce const\ aportul s\u la

dezvoltarea microbiologiei?

CAPITOLUL II

1. Care sunt formele de existen]\ a virusurilor `n natur\ [i caracteristicile lor? 2. Ce forme [i ce dimensiuni pot avea particulele virale? 3. Care sunt p\r]ile componente ale unui virus? 4. Pe ce c\i p\trund [i disemineaz\ virusurile `n organism? 5. ~n ce const\ tropismul virusurilor [i cum se clasific\ virusurile `n func]ie de

tropism? 6. Care sunt etapele multiplic\rii particulelor virale? 7. Care sunt efectele multiplic\rii intracelulare a virusurilor ? 8. ~n ce const\ fenomenul de interferen]\ viral\? 9. Care sunt tipurile de infec]ie viral\? 10. Cum se comport\ virusurile fa]\ de temperatur\, pH, radia]ii [i substan]ele

dezinfectante?

CAPITOLUL III

1. Care sunt formele de existen]\ a bacteriilor `n natur\? 2. Ce semnifica]ie are conceptul de specie bacterian\? 3. Ce forme pot avea bacteriile [i cum se grupez\ celulele bacteriene la unele specii? 4. ~ntre ce limite variaz\ dimensiunile celulelor bacteriene? 5. Care sunt p\r]ile componente ale celulei bacteriene? 6. Care sunt structura [i func]iile membranei citoplasmatice? 7. Ce elemente morfochimice ale peretelui celular condi]ioneaz\ modul de colorare a

bacteriilor prin metodele Gram [i Ziehl-Neelsen? 8. Care este semnifica]ia biologic\ (rolul) peretelui celular? 9. Ce rol `ndepline[te capsula bacterian\ ? 10. Ce structuri con]ine citoplasma celulei bacteriene [i care este rolul lor? 11. Din ce se compune materialul genetic al bacteriilor? 12. Ce sunt cilii (flagelii) bacterieni [i ce rol `ndeplinesc? 13. Ce sunt pilii bacterieni, de câte feluri sunt [i care este semnifica]ia lor biologic\? 14. Câte tipuri de bacterii exist\ `n raport cu sursa de energie [i de carbon pe care le

utilizeaz\?

89

15. ~n ce constau catabolismul, respira]ia [i anabolismul la bacterii? 16. Pe ce cale se multiplic\ majoritatea speciilor bacteriene? 17. Care sunt fazele multiplic\rii bacteriilor `n mediile de cultur\ [i particularit\]ile

generate de starea de agregare a mediului (lichid\, solid\)?

CAPITOLUL IV 1. Care sunt particularit\]ile structurale ale celulei micotice, raportate la structura

celulei bacteriene? 2. Care este structura fungilor filamento[i [i care sunt p\r]ile distincte din punct de

vedere morfo-fiziologic? 3. Prin ce se deosebesc levurile de fungii filamento[i 4. Care sunt modalit\]ile de multiplicare ale ciupercilor microscopice? 5. Ce rol `ndeplinesc `n natur\ mice]ii saprobio]i? 6. Cum se clasific\ bolile produse de mice]i?

CAPITOLUL V

1. Care sunt caracterele distinctive `ntre varia]iile fenotipice [i varia]iile genotipice? 2. Ce reprezint\ muta]iile, de câte feluri sunt [i care sunt caracteristicile lor comune? 3. Care sunt mecanismele recombin\rilor genetice la bacterii, ciupercile microscopice

[i virusuri?

CAPITOLUL VI 1. Ce reprezint\ habitatul, biotopul sau ni[a ecologic\ a unui microorganism? 2. Cum se clasific\ microorganismele dintr-un habitat luând drept criteriu prezen]a

constant\ [i num\rul lor? 3. Care sunt reparti]ia, particularit\]ile morfo-fiziologice, [i rolul microbiotei mediilor

naturale (sol, ap\, aer) ? 4. Cum se numesc infec]iile pentru care sursa primar\ de contaminare sunt solul [i

apa? 5. Care este provenien]a microorganismelor din lapte, carne [i ou\ [i care sunt

implica]iile de ordin igienico-sanitar ale contamin\rii microbiene a alimentelor ? 6. Care sunt ni[ele anatomice ale organismului animal populate de microorganisme ? 7. Ce rol `ndepline[te microbiota normal\ a intestinului gros [i a rumenului? 8. Ce fel de rela]ii se stabilesc `ntre microorganismele care populeaz\ acela[i habitat [i

prin ce se caracterizeaz\ fiecare tip de rela]ie? 9. Care sunt rela]iile de tip beneficial [i rela]iile de tip antagonic dintre micro – [i

macroorganisme? 10. Care sunt mecanismele patogenit\]ii la bacterii?

90

TEST

1. Teoria miasmatic\ a infec]iilor a fost elaborat\ de: a. Hipocrat b. Leeuwenhoeck c. Linee

2. Demonstreaz\ natura microbian\ a fermenta]iilor [i a infec]iilor; a. Eduard Jenner b. Louis Pasteur c. Joseph Lister

3. Fondatorul [colii române[ti de microbiologie a fost: a. Ioan Cantacuzino b. Nicolae Stamatin c. Victor Babe[

4. Virusurile au dimensiuni de ordinul: a. micrometrilor b. nanometrilor c. milimetrilor

5. Formele de existen]\ a virusurilor `n natur\ sunt: 1……………………………… 2……………………………… 3………………………………

6. P\r]ile componente ale unui virus sunt: a. citoplasma b. capsida c. membrana citoplasmatic\ d. genomul ADN sau ARN

7. Virusurile: a. dispun de echipament enzimatic [i metabolism propriu b. nu dispun de enzime metabolice, din care cauz\ sunt parazite obligatoriu `ntr-o

celul\ vie 8. ~n func]ie de histotropism, virusurile pot fi grupate astfel:

1………………………………….. 2………………………………….. 3…………………………………... 4…………………………………...

9. Virusurile : a. se multiplic\ prin diviziune direct\ (sciziparitate) b. sunt multiplicate de celulele `n care paraziteaz\

10. Multiplicarea virusurilor parcurge urm\toarele 4 etape: 1………………………….. 2………………………….. 3………………………….. 4…………………………...

11. Efectul citopatic al multiplic\rii virusurilor `n celule const\ `n : a. degenerare [i moarte celulular\ b. multiplicarea anarhic\ a celulelor infectate c. apari]ia unor incluzii intracitoplasmatice sau intranucleare

91

12. Incluziile Babe[ - Negri din neuronii piramidali situa]i `n cornul lui Amon apar `n: a. turbare b. grip\ c. variola aviar\

`3. Substan]ele care ac]ioneaz\ distructiv asupra virusurilor sunt: a. hidroxidul de sodiu b. formaldehida c. glicerina d. majoritatea antibioticelor

14. Bacteriile sunt microorganisme: a. unicelulare b. pluricelulare c. eucariote d. procariote

15. Nucleul celulei bacteriene este format: a. dintr-un singur cromozom b. 2-4 cromozomi

16. Capsula protejeaz\ bacteriile fa]\ de: a. fagocitoz\ b. radia]iile ultraviolete c. desica]ie (usc\ciune)

17. Mobilitatea bacteriilor se datoreaz\: a. cililor b. pililor c. plasmidelor

18. Sediul sintezei proteinelor `n celula bacterian\ `l constituie: a. vacuolele b. ribozomii c. nucleul

19.Bacteriile autotrofe (litotrofe) utilizeaz\ ca surs\ de carbon: a. compu[ii organici ai carbonului b. compu[ii anorganici ai carbonului

20. Bacteriile chimioorganotrofe utilizeaz\: a. energia luminoas\ b. energia rezultat\ din reac]iile de oxidoreducere

21.Respira]ia la bacterii const\ `n: a. sinteza structurilor celulei bacteriene b. reac]ii de oxidoreducere prin care bacteriile `[i procur\ energia c. preluarea oxigenului din aer [i eliminarea bioxidului de carbon

22. ~n func]ie de natura chimic\ a ultimului acceptor de hidrogen, respira]ia la bacterii este de trei tipuri: 1…………………………. 2…………………………. 3………………………….

23. Majoritatea speciilor bacteriene se multiplic\ prin: a. diviziune direct\ (sciziparitate) b. `nmugurire c. Spori

92

24. Fazele multiplic\rii bacteriilor `n mediile de cultur\ sunt: 1……………………………….. 2………………………………... 3…………………………………. 4…………………………………

24.~n faza sta]ionar\ a multiplic\rii bacteriilor are loc: a. o multiplicare activ\ la fiecare 15-20 minute b. moartea logaritmic\ a bacteriilor c. o multiplicare de `nlocuire

25. Sunt alc\tui]i din celule care prin `nmugurire generaz\ pseudomicelii: a. fungii levuriformi b. fungii filamento[i

26. Ciupercile microscopice se inmul]esc prin: a. spori sexua]i b. spori asexua]i c. por]iuni de miceliu

27. Sunt spori asexua]i: a. bazidiosporii b. ascosporii c. blastosporii d. artrosporii e. conidiosporii

28. Asigur\ conservarea mice]ilor `n condi]ii de mediu nefavorabile: a. ascosporii b. clamidosporii

29. Bolile produse de mice]i poart\ denumirea generic\ de ………………………..iar cele produse de toxinele acestora ,……………………….

30. Se realizeaz\ prin muta]ii [i recombin\ri genetice: a. varia]iile fenotipice b. varia]iile genotipice

31. Varia]iile fenotipice: a. sunt induse de factorii de mediu b. apar ca o consecin]\ a modific\rii genomului c. nu se transmit ereditar

32. Transduc]ia de material genetic de la o celul\ bacterian\ la alta se realizeaz\ prin intermediul: a. plasmidelor F b. bacteriofagilor

33. Sunt mecanisme de recombinare genetic\ la virusuri : a. copierea alternativ\ b. mixajul fenotipic [i transcapsidarea c. reasortarea genic\

34. Recombin\rile virusurilor prin mixaj: a. sunt stabile genetic b. nu sunt stabile genetic

35. Microorganismele care populeaz\ `n mod constant un biotop (habitat) constituie: a. microbiota autohton\ a biotopului b. microbiota alohton\ a biotopului

93

36. Cea mai mare [i diversificat\ `nc\rc\tur\ microbian\ o are: a. apa de izvor b. apa râurilor [i a lacurilor c. apa subteran\

37. Concentra]ia microorganismelor din sol este maxim\ `n: a. stratul extern cu o grosime de câ]iva milimetri b. primii 5-150 cm c. straturile profunde

38. Aerul reprezint\ pentru microorganisme: a. un biotop propriuzis b. un mijloc de dispersare pe orizontal\ [i pe vertical\

39. ~nc\rc\tura microbian\ a laptelui este mai mare: a. `n primele jeturi de lapte b. `n ultimele jeturi de lapte

40. Alterarea (putrefac]ia) c\rnii determinat\ de microorganisme poate avea loc: a. numai la temperaturi crescute [i umiditate b. la temperaturi sc\zute

41. Ou\le proaspete con]in microorganisme: a. la suprafa]a cojii b. `n albu[ c. `n g\lbenu[

42. Dintre bacteriile patogene pentru om, prin ou se transmit mai frecvent: a. bacilul antraxului b. bacilii tuberculozei c. salmonelele

43. Microbiota normal\ a organismului animal populeaz\: a. pielea b. musculatura c. tubul digestiv d. sângele [i limfa

44. Echilibrul existent `ntre diferitele specii de microorganisme care alc\tuiesc microbiota normal\ a organismului se nume[te ……………….

45. Ruperea acestui echilibru poart\ denumirea de ………………….. 46. Care dintre propriet\]i constituie un avantaj pentru speciile bacteriene aflate `n competi]ie pentru nutrien]i [i spa]iu:

a. sporogeneza b. mobilitatea c. viteza mare de multiplicare d. capsulogeneza

48. Antagonismul bacterian specific (antibioza) se realizeaz\ prin intermediul unor substan]e numite …………………. 49. Probioticele sunt :

a. antibiotice utilizate `n terapia bolilor infec]oase b. culturi de microorganisme nepatogene

50. Men]iona]i dou\ dintre efectele produselor probiotice: 1…………………………………………………………………………… 2……………………………………………………………………………. 51.Rela]ia dintre microbiota rumenului [i animalul-gazd\ este:

a. simbioza b. comensalismul c. competi]ia

94

52 Capsula confer\ bacteriilor virulen]\ prin: a. inhibarea `nglob\rii bacteriilor capsulate de c\tre fagocite; b. inhibarea digestiei `n interiorul fagocitelor dup\ ce bacteriile au fost

`nglobate; 53. Sunt enzime care favorizeaz\ difuzarea bacteriilor `n ]esuturi [i se numesc agresine:

a. hialuronidazele b. hemolizinele c. leucocidinele d. fibrinolizinele

54. Sunt sensibile la temperatura de 600 C: a. exotoxinele bacteriene b. endotoxinele bacteriene

55. Enterotoxinele bacteriene: a. sunt implicate `n majoritatea toxiinfec]iilor alimentare b. ac]ioneaz\ direct asupra mucoasei intestinale c. determin\ tulbur\ri nervoase