Taxonomie bacteriana Lumea microbiană este extrem de diversă, ceea ce determină necesitatea aranjării lor în grupe conform asemănării lor. Se disting 3.

Παρουσίαση με θέμα: "Taxonomie bacteriana Lumea microbiană este extrem de diversă, ceea ce determină necesitatea aranjării lor în grupe conform asemănării lor. Se disting 3."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Taxonomie bacteriana Lumea microbiană este extrem de diversă, ceea ce determină necesitatea aranjării lor în grupe conform asemănării lor. Se disting 3 noţiuni: 1.Taxonomie– (taxis= aranjare, nomos=regula,lege) ştiinţa clasificarii organismelor 2.Clasificare–aranjarea obiectelor, substantelor, conceptelor,organismelor în grupe sau taxoni ordonate ierarhic în funcţie de asemănări sau/ si inrudiri stabilite prin anumite criterii. Taxon (gr.pl. taxis)unitate de clasificare a organismelor 3.Nomenclatura–(lat.-nomen) -numirea ştiintifică a grupelor taxonomice conform unor reguli internaţionale

2 Clasificarea fenotipica
(prima tentativă–Carl von Linne în sec. XVII)-reunirea microorganismele în baza caracterelor fenotipice comune (caractere morfologice, de cultură, fiziologice, biochimice, antigenice, etc) Clasificarea genotipica -Gradul de omologie al secvenţelor nucleotidice ale ADN microbian. Tulpinile cu gradul de omologie de cel putin 70 %aparţin unei specii, de 30 %-aceluiaşi gen, etc -Gradul de omologie al secvenţelor nucleotidice ale ARN ribosomal -Conţinutul relativ de guanină+citozină(GC%)al ADN purificat. La bacterii variază între 25 şi 75 %. Clasificarea filogenetica Determină locul microorganismele într-un arbore filogenetic şi se bazează pe studiul fosilelor.

3 Principalele grupe taxonomice (taxoni)
-Domeniu -Regn -Tip -Clasă- format din mai multe ordine inrudite -Ordin- constituit dintr-un grup de familii inrudite -Familie- format din mai multe genuri inrudite, dintre care unul este genul tip. -Gen- format din mai multe specii inrudite cu specia tip -Specie (unitate fundamentală)-bacterii care au aceiasi morfologie celulara, a coloniilor, colorabilitate, caractere fiziologice, constituienti celulari si date ecologice. Culturile microbiene ce aparţin unei specii, dar sunt izolate în laborator din diverse prelevate, reprezintă tulpini bacteriene (suşe). Tulpinile corespund în general caracterelor de specie, dar pot manifesta variaţii nesemnificative. În cadrul speciilor pot fi delimitaţi taxoni infraspecifici(variante / tipuri),care prezintă diferenţe minore în activitatea biochimică sau fiziologică(biovar),în structura antigenică(serovar),în gradul de patogenitate (patovar),în sensibilitatea la bacteriofagi (lizovar) sau la antibiotice (antibiovar). Pot fi utilizaţi ca markeri epidemiologici pentru descifrarea unor epidemii (infecţii nozocomiale, toxiinfectii alimentare, etc)

4 Conform ultimei clasificări internaţionale ale microorganismelor (Bergey's Manual of Systematic Bacteriology,2001)se disting: I.Forme acelulare (virusuri, viroizi, prioni) II.Forme celulare, repartizate în 3 domenii: -Bacteria –procariote (bacterii adevărate, eubacterii). a)Bacterii cu perete celular fin, gram-negative; b)Bacterii cu perete celular gros, gram-pozitive; c)Bacterii lipsite de perete celular (micoplasme). -Archaea–procariote, perete celular fără peptidoglican, cu habitat în condiţii extreme -Eukarya–eucariote. Include regnurile Fungi, Animalia(subregnulProtozoa) şi Plantae

5 Numirea microorganismelor este stabilităde către Comitetul Internaţional de Bacteriologie Sistematică. Nomenclatura taxonilor are la origine un substantiv grec sau latin, care defineşte cel mai evident caracter al microorganismelor studiate, la care se adaugăun anumit sufix latin. Ordinul–Actinomycetales,Spirochaetales Familia–Enterobacteriaceae,Spirochaetaceae Genul–Staphylococcus, Leptospira,Clostridium, Pseudomonas Specia–denumire binară(Gen + specie): Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Mycobacterium tuberculosis, etc. EXEMPLU: Specia –Escherichia coli Genul–Escherichia Familia–Enterobacteriaceae Ordinul–Enterobacteriales Clasa –Gammaproteobacteria Tipul–Proteobacteria Domeniul-Bacteria

6 Principalele grupe de bacterii
Genuri cu importanta medicala 1. Celule flexibile, mobile prin endoflageli (spirochete)-Treponema, Borrelia, Leptospira 2.Celule rigide, mobile prin flageli sau imobile – miceliale: Mycobacterium, Actinomyces, Nocardia, Streptomyces Unicelulare simple Parazititi obligatoriu intracelulari- Rickettia, Coxiella, Chlamydia Celule libere a) coci Gram pozitivi -coci – Streptococcus, Staphylococcus -bacili nesporulati – Corynebacterium, Listeria, Erysipelothrix -bacili sporulati – aerobi obligatorii – Bacillus - anaerobi obligatorii - Clostridium

7 b) Gram-negativi -coci- Neisseria -bacili neenterici – forme spiralate – Spirillum - bacili drepti – Pasteurella, Brucella, Yersinia, Francisella, Haemophilus, Bordetella, Legionella -bacili enterici – Escherichia, Salmonella, Shigella, Klebsiella, Proteus, Vibrio -aerobi obligatorii – Pseudomonas anaerobi obligatorii - Bacteroides, Fusobacterium 3. Fara perete celular - Mycoplasma

8 Fiziologie bacteriana Cresterea, supravietuirea si moartea bacteriilor
Rezultat al nutriţiei şi metabolismului – sinteza specifica (substante nutritive din mediu-compusi noi=copii ale constituientilor celulari) Creşterea volumului celulei, dedublarea materialului nuclear, punct critic: masă -volum –diviziune celulara Diviziune directa (binară, simpla), coordonata de replicarea ADN la bacterii cilindrice si spiralate (bacili)- pe un plan perpendicular pe lungime si longitidinal (unii spirili) la coci – 1,2,3 planuri perpendiculare succesive- grupare caracteristica Invaginarea membranei citoplasmatice, strangularea celulei mama , formarea peretelui in interior Formarea unui sept transversal format din membrana citoplasmatica Gram pozitive - formarea unui sept Gram negative - strangulare directă Multiplicarea prin inmugurire- bacterii fotosintetice Multiplicarea prin fragmentare - bacterii filamentoase se fragmenteaza in bacili Multiplicarea prin segmentare – formare spori speciali (Streptomyces) Cresterea bacteriilor se face prin acumulare de substanta noua, determ marirea celulei pana la un punct critic cand se intrerupe cresterea, diviziunea

9 Concentratia de bacterii
Termeni de masurare Concentratie celulara (nr.celule viabile/unitate de vol.cultura)folosita in studiul geneticii microbiene Concentratia biomasei (greutatea uscata a celulelor/unitate de vol. cultura)- in studii de biochimie microbiana Nr. de celule viabile-stabilit prin masuratori turbidimetrice Biomasa – greutatea uscata a culturii microbiene Timpul unei generatii (de dedublare)-timp necesar pt o populatie microbina pt a se dubla. Este specific unei specii – min; 9 min la Bacillus megaterium; 30-35h la Treponema pallidum(variaza in functie de conditiile de mediu) Cultura bacteriana- rezultatul cresterii si multiplicarii bacteriilor intr-un mediu nutritiv(aspect dependent de specie si mediul de cultura) Coloniile bacteriene pot fi S(smooth) netede- apartin formelor virulente sau R (rough) rugoase- caracteristice bacteriilor nevirulente; colonii mobile – bacili Gram pozitivi sporulati (B. circulans), au aderenta scazuta la mediu , se deplaseaza la suprafata acestuia prin miscari de rotatie - 2,5 mm/minut, in urma coloniei ramane o urma, colnii M, colonii pufoase

10 Curba cresterii microbiene
Dacă se introduce un inocul de celule bacteriene dintr-o cultură pură într -un mediu de cultură proaspăt şi se incubează , bacteriile vor creşte şi se vor multiplica -timpul scurs de la o diviziune la alta =timp de generaţie Aprecierea nr de celule bacteriene la intervale de timp de la momentul inoculării -grafic număr total de germeni (vii şi moarti) număr de celule vii -apreciază nr bacteriilor capabile să se multiplice în continuare

11 - Faza de lag Numărul bacteriilor este staţionar
Durata – în funcţie de specie, condiţii de mediu, de numărul de celule din inocul (1/2 h şi 3-4 h la bacteriile sporulate) Numărul bacteriilor este staţionar Metabolismul este intens Creşte volumul bacteriilor Sensibilitate crescută la antibiotice Faza de accelerare – bacteriile încep să se înmulţească Multiplicare exponentiala Bacteriile se înmulţesc în progresie logaritmică. T/Nr.b – liniar Este posibilă doar in vitro Durata (în general 2-3 ore în funcţie de TG) Escherichia coli – TG 10 minute Mycobacterium tuberculosis – 25 ore Bacteriile prezintă toate caracterele speciei Sensibilitate mare la antibiotice Compoziţia mediului se schimbă Perioadă de încetinire

12 - Faza de declin Durata – zile
Numărul de bacterii scade constant (epuizarea substratului nutritiv şi acumularea de metaboliţi toxici) Modificări morfologice Autosterilizare sau sporulare completă Cultivarea bacteriilor în mediu limitat este utilizată în laboratoarele de bacteriologie medicală, pentru stabilirea diagnosticului unei infecţii bacteriene.

13 Metabolismul bacterian
reactiilor biochimice substante nutritive din mediu sinteza de constituienti celulari,energie, alte activitati fiziologice Functii indeplinite prin metabolism: -eliberarea de energie, stocarea sub forma de ATP si alti compusi macroenergetici -producerea de subunitati pt sinteza constituienti celulari din substante nutritive primare -activarea subunitatilor pentru sinteza constituientilor macromoleculari, codificata genetic -formarea si degradarea biomoleculelor penru functii specifice Metabolism celular= secventa de reactii chimice, catalizata enzimatic:substante nutritive compusi celulari - Exista o legatura intre reactii producatoare si consumatoare de energie Cai metabolice: reactii chimice -Catabolice: degradarea compusilor din mediu eliberarea de energie in celula etape:1.degradarea moleculelor in unitati mici constitutive (proteine aminoacizi, glucide hexoze, lipde glicerol, alti alcooli, acizi grasi)~ energie (caldura nefolosita in celula) 2. moleculele rezultate sunt degradate incomplet la CO2 si H2O +intermediari Ex: metabolizare hesoze CO2+intermediari ciclul acizilor carboxilici(Krebs) +fosforilare oxidativa 3. bacterii aerobe CO2, H2O metabolizare integral substante nutritive Alte bacterii (nu pot transforma pana la CO2 Si H2O), produc reactii de fermentatie – alcoolica, lactica, butirica )~ energie mai mica Metabolism=totalitatea reactiilor biochimice prin care sunt preluate din mediu

14 Cai anabolice- se folosesc intermediarii cailor centrale pentru sinteza macromoleculelor
Precursori ai produsilor finali de biosinteza: -glucozo-6-fosfat, oxal acetat, fosfoenolpiruvat, ketoglutarat Etape : succesive in sens invers -micromolecule precursoare macromolecule proteine, glucide, lipide Secventa constituirii macromoleculelor: -sinteza acizilor nucleici si proteinelor dupa o matrice, AND- tipar pt propria sinteza si a ARN, sinteza proteinelor- dupa tiparul ARNm enzime specifice carbohidrati, lipide sinteza asamblarea macromoleculelor~structuri supramoleculare: ribozomi, membrane, peretele celular,flageli, pili Cai amfibolice=cai metabolice centrale, indeplinesc in acelasi timp eliberarea de energie si furnizarea de precursori pt biosinteze Cai anaplerotice- reaprovizionarea permanenta cu metaboliti deficienti in anumite cicluri esentiale

15 Particularitatile metabolismului bacterian -este unicelular,
-necompartimentat -plastic – echipament enzimatic complex adaptare la diferite tipuri de substrat nutritiv (azot molecular, bioxid de carbon, substante organice complexe) Pot degrada produse organice si anorganice – reziduuri, petrol, lemn, cauciuc, vietati moarte. -flexibil- folosesc acelasi substrat nutritiv pe mai multe cai ce se pot substitui in functie de conditii fiziologice si mediu. eficienta maxima este intens – 1g bacterii- activitate metabolica de sute de ori mai mare fata de om. biosinteza proteinelor in kg/zi: 1 la bovine, 10 la soia timpul de dublare a masei celulare - 15min la bacterii, 24h la celulele mamiferelor Randamentul biosintezei este

16 Nutritia bacteriana Tipuri:
Fototrof – foloseste energia radianta luminoasa (bacterii fotosintetice) Chimiotrof –obtin energia prin oxidare chimica din substante anorganice (chimiolithtrof) sau organice (chimiorganotrof) In functie de sursa de carbon folosita pt crestere si multiplicare: Autotrofe – se dezvolta doar pe medii organice (substante organice), utilizeaza ca unica sursa de carbon, CO2 dizolvat in mediu Heterotrofe – sursa de carbon- substante anorganice Mixotrofe – folosesc ambele surse de carbon (nu se intalneste la organismele animale) Sursa de azot este NH3 (la toate bacteriile) Factorul de crestere- nesintetizat de bacterie, dar necesara pt dezvoltare (1-20μg/ml) : vitaminele complexului B tiamina, riboflavina, acidul paraaminobenzoic, acidul folic, biotina; vitaminaK : unii aminoacizi, baze purinice si pirimidinice, nucleotide: Exemplu: Mycoplasma – colesterol, Leptospira – acizii grasi Modalitatea prin care bacteriile folosesc substantele din mediu pt crestere si multiplicare

17 Metabolismul energetic
Tipuri de metabolism – in functie de natura acceptorului final de electroni Respiratia aeroba: acceptor final de electroni – oxigenul molecular Respiratie anaeroba: compusi anorganici (altii decat oxigenul) Fermentatia: compusi organici -bacterii strict anaerobe – pt obtinerea de energie folosesc procese de fermentatie (Clostridium,Bacteroides) -bacterii aerob-anaerob facultative- pt obtinerea de energie folosesc procese de respiratie si fermentatie(majoritatea bacteriilor care se gasesc la om) -bacterii microaerofile – se cultiva in atmosfera de CO2 (5-20%) – Neisseria, Brucella, Campylobacter -bacterii anaerobe aero-tolerante- folosesc fermentatia pt obtinerea energiei, se pot dezvolta si in prezenta oxigenului- Streptococcus ATP (adenosin-tri-fosfat) – principalul compus de inmagazinare si eliberare de energie, se formeaza prin metabolismul glucozei(o malecula de glucoza- doua de ATP) Pt crestere si multiplicare bacteriile consuma energie procurata prin reactii de oxidare. In functie de relatia pe care o au cu oxigenul, bacteriile -

18 Metabolismul glucidic
urmăreste descompunerea diferitelor zaharuri de către bacterii (glucoză, lactoză, zaharoză, manitol) 4 Cai principale: -calea EMBDEN-MAYERHOF la bacterii, fungi, animale superioare -calea hesozomonofosfatului -calea Entner-Doudorof la bacterii -calea fosfocetolazei La cele mai multe microorganisme, catabolismul glucozei urmează căi similare acelora utilizate în catabolismul animalelor superioare. 1. Calea catabolică cea mai frecvent folosită este cea a hexozodifosfaţilor – calea EMBDEN-MAYERHOF al cărei produs final esenţial este acidul piruvic, după reacţia globală. -integral anaeroba 2 molecule de ATP consumate O molecula glucoza molecule piruvat - la bacteriile care produc fermentatie alcoolica, butirica - la organismele superioare- degradarea: glucoza lactat Numeroase bacterii folosesc glucidele ca sursa de energie. Forma principala in care sunt folosite este reprezentata de glucoza.

19 2. Calea hesozomonofosfatului
-cale majora de degradare a glucozei, se formeaza: necesara sintezei ac. nucleici hesoze pentoze Importanta: in degradarea anaeroba a glucozei, biosinteza de aminoacizi, vitamine 3. Calea Entner-Doudorof- la unele bacterii,ca o atreia cale de degradare a glucozei - Se leaga de primele doua cai 4. Calea fosfocetolazei (la un grup mic de bacterii) -castig: un mol de ATP pt. o molecula de glucoza catalizata Ciclul acizilor tricarboxilici (ciclul Krebs)- prin 10 reactii enzimatice se oxideaza restul acetil al aceti-CoA la CO2 si H+ oxidat enzimatic intra piruvat acetil CoA ciclul Krebs (functioneaza la nivelul membranei)

20 Metabolismul aminoacizilor
Degradarea aminoacizilor- prin indepartarea gruparii aminice prin transaminare si desaminare si intrarea lor in reactii de degradare (ciclul acizilor tricarboxilici) reactii metabolice sinteza aminoacizilor transaminare dehidogenare calea Ebden Meyerhof calea pentozofosfat ciclulKrebs Metabolismul bazelor purinice si pirimidinice Folosite ca sursa de carbon si azot dupa hidroliza acizilor prin endo si exonucleaze, scindate in final la CO2 si NH3 Sinteza bazelor purinice: adaugarea a atom cu atom Sinteza bazelor pirimidinice:din precursori

21 lipaze extracelulare Metabolismul lipidic
trigliceride glicerol, acizi grasi liberi fosfolipaze fosfolipide acizi acetil-CoA, intra in ciclul Krebs sisteme enzimatice sinteza acizi grasi acetil-CoA carboxilaza acid gras sintetaza

22 Bibliografie minimală
Olga Mihaela Dorobăţ – Bacteriologie medicală – Ed. Universitatii “Titu Maiorescu”, Bucureşti 2006 Dumitru Buiuc, Marian Neguţ – Tratat de Microbiologie Clinică, Ed. Medicală, 2008 Mariana Carmen Chifiriuc, Gr. Mihaescu, Veronica Lazar - Microbiologie si virologie medicala, Ed. Univ. Bucuresti, 2011 Michael Wilson - Bacteriology of Humans An Ecological Perspective, Blackwell Publishing Ltd, 2008