Bacterii

Bacterii

Bacteriile sunt organisme unicelulare, asexuate (celula somatica fiind si celula reproducatoare), procariote (cu nucleu alcatuit dintr-un unic cromozom, fara membrana nucleara, fara nucleoli), haploide (cu unic set de gene), divizibile in celule identice, foarte numeroase, raspandite pretutindeni in natura, in sol, in apa, in aer, in corpul plantelor, animalelor si al omului. Au dimensiuni microscopice, de ordinul micronilor sau fractiunilor de micron. Sunt considerate cele mai vechi forme de viata de pe Pamant (cca. 4 miliarde de ani), constituind primele organisme cu structura celulara. Se caracterizeaza prin complexitatea metabolica sio mare capacitate de adaptare. Bacteriile cuprind (in functie de sistemul de clasificare) doua grupe: Archaebacteria (bacteriile vechi)si Eubacteria (bacteriile adevarate). Arhebacteriile (grup de bacterii care prezinta un metabolism adaptat conditiilor ce au existat pe pamant in perioada aparitiei vietii), constituie un grup restrans care traieste in medii lipsite de oxigen. Sunt metanogene, care produc gaz metan, halo-file, care traiesc in medii bogate in saruri si termoacidofile, care sunt capabile sa traiasca in medii acide si cu temperatura foarte ridicata (90C). Eubacteriile, cuprind bacteriile propriu-zise,autotrofe (fotosintetizante, chemosintetizante) heterotrofe (saprofite, parazite) si cianobacteriile (fotosintetizante, izolate sau reunite in colonii, sferice sau filamentoase).Morfologie Bacteriile prezinta forme celulare foarte diversificate si anume forme de baza, monocelulare, precum si forme derivate ale acestora, ce rezulta in urma asocierii stabile a celulelor rezultate prin reproducere. Dintre formele de baza se disting urmatoarele: sferice, denumite coci, in care sfera este perfecta (Micrococcus) sau ovalara (Enterococcus), lanceolata (Pneumococcus) sau reniforma (Gonococcus); alungite cu forma de bastonas, denumite bacili. La bacili este importanta examinarea extremitatilor, aspectul acestora avand rol in identificarea lor. Astfel, bacilii pot prezenta capetele rotunjite (Enterobacteriaceae), taiate drept (Bacillus), maciucate (Corynebacterium), in forma de suveica (Fuzobacterium); usor alungite, forme intermediare intre coci si bacilli, denumite cocobacili (Yersinia, Bordetella, Haemophilus); virgula, bacterii incurbate in forma vibrio; spiralate, specifice bacteriilor patogene care pot fi: forma spirillum (sub forma unor filamente rigide cu spire largi), forma spirocheta (sub forma unor filamente flexibile cu mai multe spire); filamentoase, caracteristice bacteriilor miceliene (Actinomyces), cu habitatul in sol si in ape.

Micrococcus

Enterococcus

Bacillus

Spirillum

Spirochete

Vibrioni

Bacterii filamentoase (Actinomyces) Dupa diviziune, celulele pot ramane unite intre ele prin invelisul gelatinos, alcatuind cenobii (agregate de celule) de forma diferita. Astfel, la prima diviziune din coci rezulta diplococi, iar printr-o noua impartire in alt plan, se ajunge la o cenobie de 4 celule, deci tetracoci. Asemenea cenobie, in urma mai multor diviziuni, capata aspectul unui cub, fiind denumita sarcina. Dupa mai multe diviziuni se pot obtine si cenobii de alta forma, de exemplu cu aspect de ciorchine constituind stafilococi. Din diplococi, prin diviziune repetata intr-o singura directive, se ajunge la forma de siraguri de margele sau streptococci. De asemenea si bacteriile de forma alungita (bacili), prin diviziune pot alcatui cenobii, care au aspectul unor filamente. Sunt si forme bacteriene asa numite de involutie, cu aspect de L, I, Y, X, care apar datorita conditiilor de mediu nefavorabile.Organizarea celulei Bacteriile au celula de tip procariot, mai simpla decat celula eucariota. Principalele diferente constau n faptul ca celula are un singur cromozom amplasat intr-un nucleoid lipsit de membrana nucleara si nu contine organite detasate de membrane. Partile componente ale celulei bacteriene sunt: peretele celular si structurile extraparietale, membrana plasmatica, citoplasma (citosolul)si structuri (organite) din citoplasma (nucleoid, ribozomi, vacuole de gaz, mezozomi). Peretele celular. O celula bacteriana prezinta la exterior un perete rigid care are o mare diversitate structurala ce influenteaza comportarea celulelor la diferite conditii de mediu si conditioneaza afinitatea tinctoriala a bacteriilor. Inca din 1884, Christian Gram a constatat ca bacteriile reactioneaza diferit atunci cand se aplica aceeai tehnica de colorare si pune baza metodei diferentiale de colorare ce ii poarta numele, prin care bacteriile sunt impartite in doua mari grupe: bacterii Gram-pozitive si bacterii Gram-negative. Peretele celular asigura forma (rigiditatea) celulei si protectia fata de liza osmotica sau de prezenta unor substante toxice, antibiotice .a. Unele bacterii au inca un invelis de natura gelatinoasa, care acopera peretele propriu-zis, formando structura numita capsula, care in functie de grosime si raporturile sale cu celula bacteriana poate fi de mai multe tipuri: macrocapsula, microcapsula,strat mucos (glicocalix)si zooglee.

Structura celulara a bacteriei Capsula este formata dintr-o matrice fibroasa. Ea poate fi rigida, flexibila sau integrata prin asociere cu suprafata periferica. In timp ce capsula este uniform repartizata pe suprafata celulei, stratul mucos se prezinta sub forma unei mase neorganizate de filamente polizaharidice, cu rol major in adezivitatea bacteriilor de suprafete. Uneori stratul mucos leaga prin fibrile extracelulare mai multe bacterii, formand zoogleea. Capsula si stratul mucos sunt componente inerte rezultate din metabolismul celulei care ii asigur protectie la desicatie, iar in cazul bacteriilor patogene le mareste rezistenta la actiunea fagocitelor. La unele bacterii se mai pot intalni urmatoarele formatiuni: flageli (cili), sunt organite de locomotie prezente sub forma unor filamente. Deplasarea bacteriei se produce prin rotirea flagelului in jurul axului ca o elice. fimbri (pili), sunt structuri pericelulare sub forma unor tuburi subtiri din proteine aranjate helicoidal. Au rol in atasarea bacteriilor si in formarea de pelicule; spini structuri rigide (1-15 /celula), intalnite la bacteriile Gram-negative. Membrana citoplasmatica, situata in interiorul peretelui celular, este foarte subtire si alcatuita din straturi de fosfolipide in care sunt situate proteine integrate si proteine globulare. Ea are un rol vital inretinere citoplasmei la bacteriile lipsite de perete celular, in permeabilitatea selectiva simentinerea presiunii interne a celulei. Citoplasma (matricea citoplasmatica), reprezinta un sistem coloidal complex, semifluid, format din 80% apa, in care sunt dispersate o cantitate foarte mare de compusi gluco-lipo-proteici,fosfolipide, volutina, glicogen, compusi de fier,ionide metale, in special magneziu, ribonucleoproteine i acizi nucleici (ARN). La unele bacterii, in continutul citoplasmatic se afla si diversi pigmenti cu rol diferit, iar la cele fotosintetizante se gasesc si corpusculi clorofilieni (tylacoizi). Dintre structurile interne ale citoplasmei fac parte si anumite organite: mezozomii, sau corpii membranosi, care rezulta prin invaginari ale membranei plasmatice si au un rol functional important in cresterea suprafetei si in diviziunea celulara. Contribuie la sinteza peretelui celular, in procese secretorii ale metabolitilor si in procesul de respiratie; vacuolele de gaz, care au un perete rigid, alcatuit din proteine cu molecule mici, permeabil la gaz si impermeabil la apa; ribozomii (granulele lui Palade) formaiuni corpusculare proteice, purtatoare de acizi nucleici (ARN), in care se produce biosinteza proteica. Sunt in numar foarte mare si confera citoplasmei aspectul fin, granular. nucleoidul, este lipsit de membrana, fiind difuz in citoplasma sau formeaza o regiune distincta in partea centrala. Aici este localizat cromozomul bacterian format din ADN dublu spiralat, nucleoproteide i cantitai mici de ARN. Respiratie si nutritie Bacteriile isi procura energia necesara proceselor vitale printr-un sir de procese de oxidare si de reducere (preluarea hidrogenului rezultat din diferite reactii catabolice prin intermediul unei dehidrogenaze si cedarea catre un acceptor, care poate fi oxigenul sau o alta substanta).Unele bacterii, in dezvoltarea lor, au nevoie de oxigen, altele traiesc numai in lipsa lui. Dupa acest criteriu se deosebesc mai multe tipuri si subtipuri de bacterii: bacterii aerobe, care folosesc oxigenul ca acceptor de hidrogen. In etapele intermediare intervin citocromii si citocromoxidazele: bacterii strict aerobe, celecarora le lipsesc enzimele necesare respiratiei anaerobe (Mycobacterium tuberculosis, Bacillus species); bacteriile anaerobe, care utilizeaza alt acceptor de hidrogen decat oxigenul, care poate fi un compus organic sau anorganic; bacterii strict anaerobe, pentru care oxigenul este toxic (C. tetani, botulinum si Fusobacterium necrophorum); bacterii microaerofile, au nevoie de oxigen in proportie mica fata de cea existenta in atmosfera; bacterii aerobe-anaerobe facultativ-determinate de posibilitatea folosirii ambelor mecanisme respiratorii. Majoritatea bacteriilor nu au clorofila si de aceea modul lor de viata este heterotrof, traind ca saprofite pe substante organice in descompunere sau parazite pe organisme vii. O serie de bacterii traiesc in simbioza cu alte organisme. Sunt si unele bacterii, numite chemotrofe, care folosesc pentru sinteza substantelor organice, energia rezultata din oxidarea compusilor minerali. Exista si foarte putine bacterii, care contin un pigment numit bacterioclorofila. Aceste bacterii se numesc fototrofe sau fotosintetizante. Bacteriile saprofite sunt separate in mai multe grupe: bacterii de fermentatie sau diastasigene, produc fermentatia substantelor organice cu ajutorul unor enzime; bacterii cromogene, cu pigmenti de culoare diferita; bacterii fotogene, producatoare de lumina; bacterii termogene, care produc energie calorica. Printre bacteriile de fermentatie mentionam pe cele care secreta fermentul celulaza, care prin hidroliza descompune celuloza (Bacillus celulosae). Altele, (Proteus vulgaris, Bacillus putrificus, etc.), provoaca fermentatia proteica, descompunand substantele albuminoide in apa, CO2, acid sulfhidric, ammoniac, iar unele (Bacillus amylobacter) cauzeaza fermentatia butirica. In categoria bacteriilor heterotrofe intra si cele patogene, care provoaca boli la plante si animale. Bacteriile chemotrofe cuprin urmatoarele grupe principale: nitrificante, care transforma amoniacul din sol in acid azotos si apoi in acid azotic; sulfuroase, oxideaza hidrogenul sulfurat in sulf si in continuare in acid sulfuric; feruginoase, oxideaza compusii ferosi, transformandu-i in compusi ferici. Reproducere si dezvoltare Modul principal de inmultire a bacteriilor este diviziunea directa, celula impartindu-se printr-un perete transversal in doua celule. Sunt si bacterii (Sphaerophorus, Escherichia) la care s-a constatat fenomenul detransfer geneticprin conjugare (sexualitate redusa), intre doua bacterii cu polaritate sexuala diferita. La unele bacterii, de forma alungita (Bacillus, Clostridium), in conditii neprielnice de mediu, citoplasma pierde apa, se contracta, acumuleaza substante de rezerva si se acopera cu o membrana groasa, formandu-se astfel spori de rezistenta. Un grup restrans de bacterii au dobandit in timp capacitatea genetica de a forma intr-un anumit stadiu al ciclului lor de viata, o formatiune intracelulara denumita endospor, care asigura perpetuarea speciei datorita rezistentei mari la temperaturi ridicate si la lipsa de apa. Bacteriile sporogene, formeaza intracelular un singur endospor, de aceea, sporularea este considerata ca o forma de rezistenta a celulei si nu o forma de inmultire. In conditii favorabile de viata, in prezenta mediului nutritiv, bacteriile reactioneaz rapid si are loc cresterea, proces prin care se produce marirea coordonata a tuturor componentelor celulei, rezultata prin adaugarea de substanta nou formata prin biosinteza. In cazul in care prin crestere se produce o modificare in raportul optim stabilit genetic intre suprafata care asimileaza si volumul care acumuleaza, se declanseaza reproducerea prin sciziune, care va restabili raportul vital.Rolul bacteriilor in natura este foarte mare, in principal prindescompunerea substantelor organice, rezultate dinmoartea organismelor vii. In modul acesta se purifica mediul si se improspateaza cu noi elemente. De activitatea lor depinde ciclul carbonului, azotului, fosforului, fierului, etc. si in general, ciclul geobiologic. In Marea Neagra au fost inventariate 162 de specii debacterii marine si 52 de specii de cianobacterii (alge albastre-verzi).Bacterii marine Cele mai multe bacterii marine sunt Gram negative, mobile, aerobe, facultativ anaerobe, iar cele din adancul sedimentelor obligat anaerobe. Bacteriile care traiesc la suprafata sunt cromogene, sintetizeaza pigmenti (galbeni, portocalii, bruni, verzi, rosii, negri), care le protejeaza fata de efectul nociv al radiatiilor luminii. Bacteriile marine au diverse roluri fiind amonificatori, nitrit si nitrat bacterii, denitrificatori, sulfoxidante si sulfat reducatoare, ferobacterii, proteolitice, fermentative, chitinolitice, celulozolitice.

Bacterii din nisipul marin Caracteristici generale ale bacteriilor dinMarea Neagra: speciile intalnite apartin genurilor: Vibrio, Streptomyces, Spirillum, Micrococcus, Sarcina, Nocardia, Pseudomonas, Bacillus, Corynebacterium etc.; numarul bacteriilor este maxim in regiunile litorale si scade progresiv in zonele pelagice (apele de larg); un numar mare de bacterii se intalneste in primii centimetri ai sedimentelor si scade in profunzimea sedimentelor. functioneaza nu numai ca descompunatori, ci si ca producatori prin productia si cantitatea de energie acumulata in biomasa proprie si transferul acesteia spre nivele trofice superioare.