ULTRASTRUCTURA BACTERIILOR. ELEMENTELE PERMANENTE ŞI NEPERMANENTE DE STRUCTURĂ

Elementele constante (permanente, obligatorii)
- Peretele celular
- Membrana citoplasmatică
- Citoplasma
- Nucleoidul
- Ribosomii
- Mezosomii
Elementele inconstante (nepermanente, neobligatorii)
- Capsula
- Sporul
- Flagelii
- Pilii/fimbriile
- Plasmidele
- Incluziunile celulare

PERETELE CELULAR (PC):
Reprezintă un înveliş rigid ce înconjoară protoplastul bacterian. Lipseşte la micoplasme.
Se disting 2 mari grupe de bacterii în funcţie de structura PC:
Bacterii gram-negative (G-)
Bacterii gram-poitic (G+)
(1884, savantul danez Christian GRAM).
Elementul comun al ambelor grupe – peptidoglicanul (PG).

PEPTIDOGLICANUL (PG) :
PG – structură particulară rigidă a PC bacterian.
Structura PG:
1.Heteropolimer macromolecular reticulat, constituit dintr-un component glicanic şi unul peptidic.
2.Partea glicanică (polizaharidică) este constituită din catene liniare paralele în care alternează N-acetyl-glucozamina cu acidul N-acetyl-muramic.
3.Partea peptidică este reprezentată de unităţi tetrapeptidice (izomeri L şi D de AA), fixate de acidul muramic, care pot fi legate intre ele direct (formand o structură bidimensională, la bacterii G-) sau prin punţi interpeptidice (structură tridimensională, la bacterii G+).
Acidul diaminopimelic, izomerii D ai AA şi acidul muramic se întâlnesc doar la celulele procariote.
Fragmente solubile de mureină pot stimula secreţia excesivă a citokinelor de către macrofage, prin legarea de receptorii toll-like sau CD14, inducând astfel simptome de şoc septic
PG reprezintă ţinta de atac a unor substanţe:
Lizozimul, care taie legăturile dintre N-AGA şi acidul NAM (catena glicanică)
Unele antibiotice (beta-lactamine, glicopeptide, fosfomicina), care perturbă procesul de transpeptidare.

PERETELE CELULAR AL BACTERIILOR GRAM-POZITIVE :
Uniform, cu pori mic;
Grosimea 20-80 nm (până la 300 nm);
Componentul major (40-80 reprezintă PG (structură reticulată tridimensională) ;
Componente minore:
. Acizii teichoici (polimeri de glicerol sau ribitol fosfat), fixaţi de N-AGA. Traversează PG şi crează sarcină electrică negativă la suprafaţa bacteriei, asigură transferul de ioni şi fixarea unor proteine, funcţie antigenică. Pot activa complementul pe cale alternativă şi stimula secreţia citokinelor de către macrofage.
Acizii lipoteichoici: se fixează de MCP şi depăşesc stratul de PG. Funcţii: identic cu acizii teichoici, intervin în adeziunea la celule şi au un efect toxic slab.
Proteine asociate peretelui celular: proteina A, coagulaza legată (“clumping factor”) şi proteina fixatoare de fibronectină la Staphylococcus aureus, proteina M la Streptococcus pyogenes (rol în adeziune la substrate, protecţie de fagocitoză)
La unele bacterii G+ (de exemplu: Mycobacterium, Nocardia) peretele conţine o cantitate importantă de lipide sau ceruri, la altele (ex.: streptococi) peretele conţine multe glucide.

PERETELE CELULAR AL BACTERIILOR GRAM-NEGATIVE :
Grosimea 10-12 nm
Neomogen, format din straturi distincte:
PG, stratul intern, constituie 1-10% din masa uscată a peretelui celular. Acizii teichoici lipsesc. Nu exista punţi interpeptidice (structură bidimensională).
Membrana externă (ME) – dublu strat lipidic cu proteine înserate (proteine majore – 70%, minore – 30 .
Unele proteine majore - porine, unindu-se în triplete, participă la formarea porilor, altele (nonporine) – au funcţie de receptor pentru bacteriofagi şi pili sau asigură adeziunea la receptorii celulelor-gazde.
Proteinele minore sunt enzime implicate in captarea unor substanţe şi transportul specific transmembranar. ME este permeabilă pentru ioni şi mici molecule hidrofile şi impermeabilă pentru molecule hidrofobe sau amfipatice

NUCLEOIDUL BACTERIAN :
Constituit din ADN bicatenar circular, uneori liniar, plasat liber în citoplasmă. ADN este repliat în bucle şi stabilizat prin ARN şi proteine. Fiecare buclă este hiperspiralizată sub acţiunea ADN-girazei şi topoizomerazei IV (se întâlnesc doar la bacterii). Pe ADN sunt fixate enzime de sinteză (ADN - , ARN – polimeraze) .
Funcţii: dirijază activitatea celulei (procesele de sinteză, creşterea, multiplicarea, diferenţierea celulei, replicarea proprie, etc) .
Evidenţierea:
- Microscopia electronică
- Metode speciale de colorare (Feulgen) Feulgen: HCl….aldehida….react. Shiff….culoare rosie

PLASMIDELE :
Elemente genetice (ADN) extracromozomiale, capabile de replicare autonomă. Conferă bacteriei caractere suplimentare. Se transmit celulelor-fiice la diviziunea bacteriei. Plasmidele conjugative F se transmit prin conjugare.
Episom - plasmida integrată în cromosom;
Tipuri de plasmide:
F – factor de fertilitate, conjugative (sinteza pililor F)
R – rezistenţă la antibiotice
Ent – producerea enterotoxinei
Hly – producerea hemolizinei
Col – producerea de bacteriocine
Utilizarea practică: în tehnologii de ADN-recombinant

SPORUL BACTERIAN:
Reprezintă o diferenţiere celulară care asigură supravieţuirea bacteriei în condiţii nefavorabile ale mediului extern.
Bacterii sporogene – Bacillus, Clostridium. Aceste mi/o se prezintă sau sub formă vegetativă, metabolic activă, sau sub formă inertă metabolic – sporul.
Procesul de formare a sporului este numit sporogeneză, sporulare. Este declanşat în special de carenţe nutritive sau condiţii nefavorabile ale mediului extern.
Stadiile sporogenezei (durata 36-72 ore)
Stadiul I – se formează filamentul axial, compus din ADN
Stadiul II – divizarea asimetrică a citoplasmei printr-un sept, formarea presporului, care conţine un filament de ADN. MCP înglobează presporul. Stadiul III – înglobarea completă a presporului, care este limitat de 2 membrane Stadiul IV – formarea cortexului de PG între cele 2 membrane
Stadiile V-VI – formarea tunicii proteice la exterior şi maturarea sporului. Uneori se formează un înveliş extern suplimentar - exosporiu
Stadiul VII – sporul matur este eliberat iar celula-mamă se dezintegrează