Structura, functionalitatea si aspectul microorganismelor procaryotae: bacteria, rickettsias, mollicutes

STRUCTURA, FUNCTIONALITATEA SI ASPECTUL MICROORGANISMELOR PROCARYOTAE: BACTERIA, RICKETTSIAS, MOLLICUTES

D i m e n s i u n i. Dimensiunile microorganismelor se plaseaze sub limita vizibiliteti care este aproximativ 100 micrometri (µm) : microorga­nismele celulare se masoara in µm, bacteriile tipice avind in medie 1-8 µm lungime si 0,2-1,0 µm diametru , micetele si protozoarele fiind mai mari ; virusurile se mesoare in nanometri (nm).

M e t o d e d e v i z u a l i z a r e. Vizualizarea microorganismelor ne­cesita microscoape. In raport cu puterea de rezolutie si modul de iluminare, microscoapele permit observarea microorganismelor vii sau omorite, a conturului fiecerui individ, a asezerii lor, a unor detalii de structure a celulei.

Microscoapele sint de mai multe feluri Microscop optic sau fotonic care mareste de aproximativ 1000 X , avind puterea de rezolutie (capacitatea de a da imagini distincte pentru doue puncte adiacente) 0,2 µm ; permite observarea ca forma si asezare a majoritetii microbilor, cu excep­tia virusurilor, atit in frotiuri colorate, cit si in preparate umede, ca si examinarea celulelor organismului superior pentru pune­rea in evidente a alterarilor produse prin infectie, a incluziilor intracelulare deter­minate prin dezvoltarea virusurilor etc. este cel mai folosit in practica.

Microscop cu fond negru, cu lumina indirecta (numit si "ultramicroscop'), are putere de rezolutie 0,1-0,2µm; per­mite examinarea organismelor celulare vii, in preparat umed, si lamele.

Microscop cu raze UV, putere de rezo­lutie 0,1-0,2 µm, permite examinarea micro­bilor dupa impregnare cu substante fluo­rescente.

Microscop cu contrast de faze, are putere de rezolutie similare ; permite examinarea

celulelor vii, in preparate umede pune in evidenta unele detalii de structura interna a celulei, pe baza densitatilor diferite si a indicilor diferiti de refractie.

Microscop electronic (m. e.), are limite de rezolutie pina la 0,1-1 µm, permite vizualizarea si a celor mai mici virusuri nm diametru ca si studiul structurii interne a microorganismelor.

Preparate mieroscopice. Pentru examinarea la microscop se folo­sesc fie suspensii din culturi, fie mici esantioane obtinute de la bolnav produse patologice - sau din mediul extern (aliment, apa etc.). Examenul microscopic se poate face in

-preparate umede (o picatura de suspensie depusa pe o lama de sticla si acoperita cu o lamela) care evidentiaza forma si mobilitate, si in

frotiuri colorate produsul de cercetat, la necesitate suspendat intr-o picatura de solutie cloruro-sodica izotonica, este intins in strat sub­tire pe o lama de sticla, uscat la temperatura camerei, pentru a nu se altera forma microbilor, fixat prin caldura sau alcool, colorat.

Coloratii. Pentru colorare sint utilizate substante colorante care patrund prin invelisuri si coloreaza protoplastul facindu-l vizibil la micro­scop. Se folosesc

Coloratii simple, colorare cu un singur colorant, tot ce exista in frotiu (bacterii, fungi, celule inflamatorii) colorindu-se intr-o unica culoare.

Coloratii diferentiale, cele mai utilizate deoarece coloreaza diferit microbi cu structuri de perete chimic diferite, impartindu-le in categorii tinc­toriale, care reflecta proprietati biologice diferite (de patogenitate, de sensibilitate la antibiotice si altele), fiind cele mai utile metode de diferen­tiere a genurilor si speciilor .

Coloratla Gram foloseste doi coloranti de culori contraste (violet de metil, pentru colo­rarea initiala si fucsina bazica, pentru recolorare), un mordant (solutia Lugol) si o solutie de diferentiere, decolorare, (alcool-acetona) toate microorganismele celulare si fondul fotiului se coloreaza cu primul colorant in violet; colorantul traverseaza invelisurile si coloreaza proto­plastul prin mordantare se formeaza un complex colorant-iod unele bacterii nu se deco­loreaza cu solutia de alcool-acetona ramintnd violete, g r a m- pozitiv; peretele lor este imper­meabil pentru complexul colorant-iod solubilizat de alcool-acetona altele se decoloreaza complet, complexul colorant-iod difuzind usor prin perete este complet eluat, si vor fi recolorate cu cel de-al doilea colorant in rosu, g r a m- n e q a t i v.

Coloratia Gram imparte toate bacteriile in gram-pozitiv si gram-negativ in raport cu permeabilitatea diferita a peretelui dependenta de structura lui diferita. Acest mecanism este atestat de faptul ca protoplastii tuturor bacteriilor si speciile Mollicutes, bacterii fara perete, sunt gram-negativ ca unele bacterii gram-pozitiv, producatoare de enzime autolitice cu actiune de perete, devin gram-negativ in culturi vechi.

Fondul frotiului (din celule cel mai adesea polimorfonucleare sau "celule de puroi', mucus, diferite resturi tisulare, in cazul produsului patologic, sau resturi de mediu de culturi) este gram-negativ daca este bine facut subtire si coloratia corect executata repreyentind un martor de culoare .(Toti fungi sunt gram -pozitiv si toate protozoarele sunt gram negativ.)

Coloralia Ziehl-Neelsen Imparte bacteriile in alte doua grupe tinctoriale reflectind struc­turi diferite de perete acidoalcoolorezistente (al caror perete foarte bogat in variate lipide devine permeabil pentru colorant - fucsina - numai prin incalzire si rezista apoi la deco­lorarea cu acid si alcool care se face la rece, raminind colorate in rosu) si acidoalcoolonerezis­tente (pierd culoarea rosie prin decolorare si se recoloreaza cu al doilea colorant, albastru de metilen). Fondul frotiului este intotdeauna acidoalcoolonerezistent (albastru), fiind primul martor al unei bune coloratii.

Coloratiile speciale permit punerea in evidenta a unor detalii de struc­tura care prin metodele obisnuite nu se coloreaza (capsula, spor) sau nu se vad deloc (cili, incluzii, nucleu) exista coloratii speciale pentru fiecare din aceste structuri. Unele bacterii, spirochetele, ca si protozoarele, se coloreaza mai bine prin coloratiile folosite pentru elementele figurate ale singelui, cum este May Grunwald-Giemsa.

Examinarea la m. e. necesita metode laborioase de preparare a probelor de examinat impregnarea corpusculilor purificati cu acid fosfo­tungstic (opac la radiatiile electronice), metode de metalizare (umbrire cu particule de aur, crom, platina, sau oxid de uraniu, obtinute prin vapori­zare in vid). Se pot examina sectiuni ultrafine din tesuturi dupa metode speciale de includere. Fimbriile bacteriene au fost evidentiate numai la m. e.

A. CLASA BACTERIA

Definitie. Bacteriile sint organisme unicelulare asexuate, celula somatica fiind si celula reproducatoare, procariote (cu nucleu alcatuit dintr-un unic cromozom), haploide (cu unic set de gene), divizibile in celule identice.

In anatomia bacteriei se diferentiaza

structurile esentiale oricarei celule, nucleu, citoplasma si membrana citoplasmatica, alcdtuind protoplastul (cea mai rudimentara forma de existenta a bacteriilor)

- peretele bacterian rigid, structura caracteristica bacteriilor tipice, care protejeaza protoplastul (lipseste la Mollicutes) si

-structuri neesentiale pentru existenta bacteriei, prezente numai la unele specii  (capsula sau cel de-al treilea invelis, cili, fimbrii).

Sporul este forma de rezistenta in care se pot transforma unele specii cind se gasesc in conditii neptielnice de inmultire

1. NUCLEUL BACTERIAN

Nucleul nu poate fi diferentiat prin metodele uzuale de colorare pentru ca citoplasma bacteriilor are un foarte mare continut in RNA (bazofil) ; existenta lui a fost pusa in evidenta abia in 1938 de Dubos si in 1942 de Robinow prin metode speciale de diferentiere ;ulterior, prin m. e. a fost confirmata existenta nucleului. Fiecare bacterie este centrata de un nucleu ; diviziunea lui precede pe cea a citoplasmei si peretelui, a celulei, din care cauza, in perioada de proliferare activa, pot aparea bacterii cu 2 si chiar 4 nuclei, in realitate bacterii pe cale de diviziune. La m. e., acesti corpi nucleari apar ca gheme (sculuri de forme diferite), ocupind cam o zecime din volumul bacteriei. Studiile de genetica bacteriana, metode de extractie si de autoradiografiere au precizat ca nucleul bacterian este alcatuit dintr-o unica molecula de DNA dublu helicata cu lungime apro­ximativa de 1000 -1 400µm/2 nm 0, formind o ansa inchisa, lipsit de invelis proteic si de nucleol, denumit cromozom bacterian ; el este legat de membrana citoplasmatica prin intermediul unei invaginatii a acesteia numita mezozom

Structura cromozomului. DNA este un polimer aicatuit din doua lanturi elicoidale complementare formate din succesiuni de mono­nucleotide (structura descoperita de Rosalind Franklin si de Watson si Crick, 1951 -1953). Fiecare mononucleotid are in structura sa o baza ciclica azotata, fie purinica, adenina (A) sau guanina (G), fie pirimidinica, cito­zina (C) sau timina (T), un zahar (dezoxiriboza) si acid fosforic (P) prin intermediul caruia mononucleotidele sint legate intre ele alcatuind poli­merul. Baza azotata de pe o catena se leaga de baza de pe cealalta catena prin legaturi slabe de hidrogen in baza unui stereochimism, A-T, G-C, ceea ce asigura complementaritatea celor doua catene

Succesiunea celor 4 baze pe o catena poate avea loc in cele mai variate posibilitati realizindu-se diversitati cvasiinfinite de secvente mononucleo­tidice o anumita secventa reprezinta o gena, inscriptia unui anumit caracter al speciei in genom. Aproximativ 5 x 10 perechi de mononucleotide alca­tuiesc cromozomul bacterian, ceea ce corespunde la aproximativ 1 000 de gene, codificind tot atitea caractere ce definesc specia.

Functionalitatea nueleului bacterian. Autore­pilicarea. Diviziunea bacteriei incepe cu sinteza de nou DNA identic celui parental prima etapa a procesului este desfacerea celor doua catene ale moleculei DNA la nivelul legaturilor de H. Acest clivaj longi­tudinal incepe dintr-un anumit punct, bunct de initiere, recunoscut enzi­matic datorita secventei nucleotidice specifice. Clivajul este urmat de asamblarea imediata pe fiecare catena desfacuta (mulajul) a catenei comple­mentare sinteza identica a complementarului este dictata de bazele de pe catena-mulaj : A cere T, G cere C. Aceasta sinteza are loc pe baza de precursori sintetizati ad hoc sau existenti.

In celula apar doua lanturi bicatenare (identice intre ele si identice cu parentalul) care se separa si migreaza spre polii celulei (impreuna cu mezozomii care s-au dedublat, probabil, concomitent cu nucleul). Aceasta replicare a fost vizualizata prima data de Cairns in 1963 prin autoradio­grafiere nucleilor proveniti din culturi bacteriene in plina activitate metabolica, marcati cu H³-timidina.

Sinteza de DNA, in conditii optime de crestere, are loc continuu, fara perioada de repaus intre cicluri succesive (cap. IV, 3).

Heterorepilicarea (construirea de proteine functionale - enzime - pe baza informatiei continuta in DNA) incepe cu prima transcripitie in structura RNA-ului mesager (RNA-m), numit si informational (RNA-i) : lant unic de nucleotide, fiecare nucleotid avind in structura riboza, o baza azotata, G, C, A sau U (uracil) si o molecula de acid fosforic. Sinteza de RNA este catalizata de RNA-polimeraza, pe modelul constituit de unul din lan­turile DNA : A leaga U, C leaga G(si invers). Moleculele de RNA-m mi­greaza pina la sediile de sinteza a proteinelor reprezentate de ribozomi, in citoplasma, si acolo vor actiona ca tipare pentru asamblarea lanturilor polipeptidice; numita a doua transcriptie sau translatia. Metabolitii liberi si enzimele difuzeaza liber din citoplasma la filamentele de DNA.

2. CITOPLASMA

S t r u c t u r a. Ribozomii. La microscopul optic, citoplasma apare amorfa ; la m. e. apare fin granulata datorita existentei a zeci de mii de granule mici de RNA reprezentind ribozomii (RNA-r), de 10-30 nm (repre­zinta 80-90% din tot RNA-citoplasmatic) ; sint corespondentii functio­nali ai microzomilor si poliribozomilor celulelor animale. Date recente arata ca acesti numerosi ribozomi nu ar fi cu totul liberi in citoplasma, ci distribuiti pe o retea foarte fina (ce ar adera de membrana citoplasmica) numita reticul ribozomial, echivalentul reticulului endoplasmic la eucariote.

In citoplasma este prezent si RNA-t, reprezentind 10-20% din RNA citoplasmic.

Mezozomii sau corpii membranosi, in numar de 1-2 la o bacterie, sint formatiuni canaliculare (tubi, teci, vezicule) formate din invaginatii ale membranei citoplasmice facind legatura intre nucleu si perete ; sint echi­valentii functionali ai mitocondriilor, de unde si numele de condrioizi.

Incluzii. In afara de organite, in citoplasma unor bacterii, in raport cu substratul nutritiv si stadiul de dezvoltare, pot fi prezente alveole pline cu lichide si incluzii reprezentind substante insolubile depozitate ca rezerve de C si energie.

Plasmidele sau DNA-citoplasmic sint determinanti genetici extracro­mozomiali prezenti numai la unii indivizi bacterieni din sinul anumitor specii,

Funetionalitate. Sinteza firoteinelor-enzime are loc la nivelul ribozomilor, reglata de genom prin RNA-m pe ribozom se face asamblarea lanturilor polipeptidice (p15) din ami­noacizi (aa). Traducerea mesajului purtat de secventele ribonucleotidice (RNA-m) in secvente de aa este numita a doua transcrifitie

aa de structura activati enzymatic sint transportati din citoplasma la ribozomi de molecule de RNA-s speci­fice fiecarui aa. Legarea aa in sec­vente pp este dictata de mesajul adus de RNA-m conform unui cod.

Codul genetic. Din date experimentale s-a ajuns la concluzia ca informatia genetica necesara pentru inserarea unui aa este transcrisa in genom intr-o secventa de trei nucleotide si tot astfel transcrisa in RNA-m ; codul fiecarui aa consta deci dintr-un trip let nucleotidic, numit codon. Deoarece sint 4 baze nucleotidice, iar codonul este alcatuit din 3, dar care nu se suprapun, sint posibile 64 (4 combinaVii. Experimental s-a gasit ca 61 din cele 64 triplete codifica cei 20 aa necesari; restul de 3 sint semnalele pentru terminarea sintezei pp. Mai multi codoni revin deci pentru un aa. Ca urmare, la nivelul ribozomilor are loc transcrierea unui limbaj cu 4 litere (A, G, C, T) Intr-un limbaj cu 20 litere (aa care intra in structura pp).

Procesul de copiere terminat, RNA este depolimerizat in ribonucleotide (rn), iar secvenira pp nou formata se pliaza, realizind structura tertiara a proteinelor-enzime   se deta­seaza de pe ribozom, se elibereaza in citoplasma ribozomul devenind disponibil pentru o noua sinteza

Reglarea sintezei proteinelor-enzime. Enzimele nu sint produse continuu. Sinteza lor este dirijata printr-un mecanism de reglare care reprima (opreste) sau autorizeaza (declanseaza) diferitele sinteze inscrise in genom, sistemul de inductie si represie enzimatica. Conceptul si schema functionala a reglarii genetice a sintezei de enzime apartin lui Jacob, Lwoff si Monod elaborate initial pentru bacterii . Acest sistem presupune ca alaturi de un numar de gene de structura (gS) succesive, care codificd sinteza unor anumite proteine-enzime (a unei functii metabolice), exista un operator sau gena operatoare (g) format dintr-un segment de DNA, de care depinde intrarea in functie "transcriptia' genelor structurale adiacente (gS_l gS operatorul si grupa de gene structurale de care este legat spatial si func­tional constituie unitatea genetica numita

o p e r o n. Fieeare operon este dublat de o gena reglatoare (gR) ; aceasta actioneaza prin elaborarea in citoplasma a unei substante numita rebpesor (R) care, actionind asupra operatorului, il impiedicaa sa declanseze transcrierea la nivelul genelor de structura si astfel mentine reprimata sinteza proteinelor (guvernata de genele structurale in subordine). Starea obisnuita a operonului ar fi deci represia.

Intrarea in functie a operonului, derepresia, este indusa de efectori (E) prezenti in mediul de cultura, in organism uman (penicilina de exemplu), care, ajunsi in citoplasma bacteriei, actioneaza asupra represorului si il impiedica de a se combina cu operatorul incit acesta declanseaza transcriptia, inceputul sintezei enzimei inscrise in gS (penicilinaza, in acest exemplu). Enzima, sintetizata va executa procesul de metabolizare de care este capa­bila, in celula si in afara ei, pina epuizeaza substratul asupra caruia actio­neaza (penicilina). Epuizarea substratului ca si acumularea unui exces de enzima, reprezinta cauza incetarii sintezei, feed-back.

In concluzie, la nivelul ribozomilor sint sintetizate toate enzimele nece­sare metabolismului care caracterizeaza fiziologia bacteriei. Majoritatea sint localizate in formatiile membranoase ale celulei, membrana citoplas­matica si mezozomi. Sinteza tuturor celorlalte micro si macro-molecule ,celulare va fi rezultatul activitatii inlantuite a enzimelor.

3. MEMBRANA CITOPLASMATICA (m.c.p.)

SI MEZOZOMII SAU CORPII MEMBRANOSI (c.m.)

S t r u e t u r a. Citoplasma este invelita de o membrana fina (0,1-1 nm), elastica, lipsita de rezistenta mecanica, de structura lipoproteica (40% lipide, 60% proteine) cu foarte mici cantitati de carbohidrat : doua stra­turi de molecule lipidice cu lanturile hidrofobe fata in fata, cele hidrofile distal, sint dublate cu molecule proteice hidrofile, realizind pe sectiune aspectul tristratificat, structura si functii similare membranelor de invelis ale celulelor animale; mezozomii sint inva­ginatii ale m. c. p., au aceeasi structura, reprezentind marirea considera­bila a suprafetei functionale a m. c. p.

F u n c ti o n a l i t a t e a Aceste membrane semipermeabile, m. c. p. si c. m., sint sediul majoritatii sistemelor enzimatice selective de trans­port pentru ioni minerali, zaharuri, aa etc reprezentind bariera osmo­tica a celulei, care regleaza presiunea osmftica ridicata a citoplasmei (echivalenta a 10-20% sucroza, 20-25 atmosfre la bacterii gram-pozi­tiv, 4-5 atmosfere la bacterii gram-negativ) si schimburile care au loc intre celula bacteriana si mediul extern : exclude substantele pentru care nu au sistem de transport, elibereaza exoenzime, absoarbe substante nutritive solubile sau solvite de exoenzime din mediul extern si eli­mina produse de catabolism. Corpii membranosi ar avea un rol spe­cial in eliminarea din citopias­ma a acestor produse. M. c. p. la bacterii nu este adaptata la transferul de molecule mari sau structuri particulate, din exterior in interior sau invers, cu excep­tia DNA

Schimburile se realizeaza nu numai prin procese catalizate enzimatic ci si prin procese de difuzare pasiva in ambele sensuri Aceste procese constituie nutri­tia.M. c. p. ca si c. m. sint tot­odata sedii ale enzimelor respi­ratorii, citocromoxidaze, dehi­drogenaze, catalaze ale reactiilor de oxido-reducere. Sint sediul de sinteza al majoritatii precursorilor constituentilor peretelui bacterian, dirijata de polimeraze.

4. PERETELE BACTERIAN

S t r u e t u r a. Peretele este format dintr-un strat bazal, de care adera 1a m.c.p.similar ca structura la toate bacteriile, si un strat superficial, foarte diferentiat la cele trei categorii tinctoriale si pentru fiecare specie, tip, numit si stratul structurilor speciale Astfel, pe secliuni fine, la m. e., apare tristra­tificat de 15-80 nm grosime la gram-pozitive, de 10 nm gram-negative.

Stratul bazal este un heteropolimer glicopeptidic (numit si muco­peptid, mucocomplex, peptidoglican sau mureina), format din macro­molecule lungi (filete) polizaharidice, paralele, legate intre ele prin punti peptidice realizind o retea cu ochiuri foarte regulate, model hexagonal care incorseteaza protoplastul asigurindu-i rezistenta mecanica - filetele polizaharidice sint formate din doua zaharuri aminate care alterneaza, acidul N-acetilmuranic si N-acetilglucozamina (legatura care e tinta actiunii lizozimului)

puntile polipeptidice sint reprezentate de un tetrapeptid si un pentapeptid : tetrapeptidul alcatuit din D Si L-aminoacizi (D-alanina, acid D-glu­ic, L-alanina si L-lizina la S. aureus acid diaminopimelic, la alte specii) este atasat la acidul N-acetilmuranic al polizaharidelor

pentapiepitidul (pentaglicina la S. aureus, contine alanina si treonina la alte specii) formeaza punti intre tetrapeptide de pe filete polizaharidice alaturate, din acelasi plan sau suprapuse In perete exista compusi care nu au fost gasiti in nici un alt tip de celula in natura, acidul diaminopimelic si N-acetilmuranic.

Stratul structurilor speciale. La bacteriile gram-pozitive,structurile speciale sint reprezentate mai ales de polizahanzi, uneori si proteine, fiind absente. Multe specii contin acizi teichoici (polimeri de ribitol­fosfat sau glicerolfosfat) atasati la stratul bazal, structuri carora li se atri­bue de asemenea, rol in determinarea rigiditatii peretelui; la altele, sint prezente mucopolizaharide compuse din zaharuri aminate si monozaharuri.

La bacteriile gram-negative, structurile speciale sint alcatuite din foarte variate complexe de lipopolizaharide (LPS) numite si "endotoxine' si lipoproteine (formind un complex glucido-lipido-polipeptidic). Lipsesc acizii teichoici.

La bacteriile acidoalcoolorezistente, aceste structuri superficiale sint foarte bogate in complexe formate din acid micolic si ceruri (care explica si rezistenta la decolorarea folosita in coloratia Zielil-Nielsen) si proteine cu gr. molec. mica (tuberculina).

Stratul structurilor speciale este bine reprezentat cantitiativ la speciile gram-negative, in raport cu cel bazal,si invers la gram-pozitive.

Vazut pe suprafata la m.e., la majoritatea speciilor apare a alcatuit din subunitati identice regulat distribuite, dind aspectul unei retele cu ochiuri regulate hexagonale, la unele gram-negative, suprafata apare mai neregulata, cu aspect de circumvolutii.

Functionalitateae. Spre deosebire de m. c, p., peretele bacterian ; nu are decit un rol foarte redus in fenomenele de permeabilitate, avind o structura poroasa prin care trec liber molecule solvite cu gr-molec.10000 nu i se cunoaste nici o functie metabolica ; detine insa importante functii in celula.

Stratul bazal reprezinta suportul principal al calitatilor mecanice ale peretelui ; el asigura :

- rezistenta la presiune osmotica, prevenind umflarea protoplastului si ruperea m. c. p. in mediile naturale de existenta a bacteriilor, in general hipotonice comparativ cu mediul intern al bacteriei ;el asigura -

- rigiditatea peretelui si astfel forma caracteristica a speciilor

-este substratul (tinta) actiunii lizozimului, a enzimelor auto­litice, a muralizinei fagului, al unor antibiotice, ca penicilne, care, toate, pot omori bacteriile prin fenomene de plazmoliza actiunea lor este mai importanta asupra bacteriilor gram-pozitive la care stratul superficial este: mai slab reprezenat stratul bazal fiind mai accesibil.

De stratul structurilor sfieciale tin importante caractere de virulenta si antigene de specificitate a speciilor ; aici sint prezenti receptori specifici pentru atasarea bacteriofagilor, structuri accesibile metodelor imunologice de evidentiere. De structura lor diferita depinde tinctorialitatea diferita a speciilor.Peretele participa la diviziunea bacteriei.

Diviziunea. In timpul diviziunii, la b. gram-pozitiv separarea are loc prin formarea unui perete despartitor de la periferie spre interior, ca un diafragm care se inchide treptat, clivajul celor doua celule avind loc, cel mai adesea, dupa una-doua sau mai multe generatii , formind lanturi, gramezi. La bacilli gram-negativi, diviziunea are loc prin strangularea treptata a citoplasmei si separare imediata. Formarea peretilor celulari despartitori este insotita de aparitia in citoplasma a unui corp membranos atasat de acestia, ceea ce demonstreaza participarea lor la sinteza peretilor.

Bacterii cu perete alterat: protoplasti, sfero­p1asti (" f o r m e L'). Datorita rigiditatii asigurata de peptidoglican, peretele mentine forma caracteristica bacteriei fiziologic activa, aflata in conditii optime de dezvoltare. Orice factor care altereaza aceasta structura sau inhiba sinteza ei duce fie la moarte, fie la aparitia de bacterii morfo­logic modificate, forme de involutie protoplasti si sferoplasti. Sinteza defectuoasa a peretelui are loc, fie ca urmare a unei variatii genetice, fie ca variatii fenotipice determinate prin carente nutritive, prin inter­ventia unor substante cu rol litic, prin interferare metabolica

Carentele nutritive apar regulat in mediile de cultura prin epuizarea unor metaboliti, factori de crestere, traduse prin ,imbatrinirea' culturii, cu aparitia formelor de involutie, foarte pleomorfe.

Mucccomplexul sufera actiunea litica a lizozimului, enzima prezenta in tesuturile si umorile animale, folosita si in vitro pentru prepararea expe­rimentala a protoplastilor prin liza peretelui.

Bacteriofagii poseda de asemenea o enzima de tip lizozim, mura lizina, capabila sa altereze peretele bacteriei.

In organism, bacterii cu perete alterat pot sa apara sub influenta lizo­zimului, a anticorpilor + complement si a terapiei cu unele antibiotice ca peniciline, cefalosporine, cicloserine, capabile sa interfereze sinteza peretelui ; astfel de bacterii cu pereti defectivi, fie ca mor prin plasmoliza, fie ca dau nastere la forme de involutie. Datorita stratului superficial mai penetrabil si al continutului mare in mucocomplex, b. gram-pozitiv sint mai sensibile, atit la actiunea acestor antibiotice, cit si la lizozim, dind mai frecvent bacterii cu perete alterat.

Aceste forme au fost descrise sub diferite denumiri : forme "L' (denu­mire data de Klieneberger-Nobel, care le-a descris in Institutul Lister din Londra). Astazi este retinut mai ales termenul cauzal, bacterii cu perete alterat, cu precizarile :protoplast, pentru forma lipsita de perete, redusa la elementele structurale esentiale (nucleu, citoplasma, membrana cito­plasmatica) si sferoplast, pentru bacteriile cu perete defectuos, incomplet sintetizat, rezidual.

Supravietuirea acestor forme depinde de gradul de tamponare osmotica a mediului de cultura ; pot fi mentinuti viabili in medii artificiale tampo­nate osmotic pina la echivalentul mediului lor intern, medii hipertonice (cu continut solvit crescut, 10-20% sucroza). In medii sub izotonia mediului lor intern, aceste forme se umfla prin imbibitie, m. c. p. se rupe si cito­plasma se elimina, mor. Protoplastii sint in general neviabili, foarte greu adaptabili la dezvoltarea chiar in medii artificiale foarte bine tamponate. Sferoplastii sint mai rezistenti, repusi in medii de cultura optime, lipsite de factorul care a indus defectiunea (lizozim, antibiotic), sint usor rever­sibili la bacteria parentala normala, cu perete. Reversibilitatea are loc usor prin cultivare pe oul embrionat de gaina. Testul cel mai bun care arata ca a avut loc recuperarea peretelui este revenirea colorabilitatii prin coloratia Gram, pentru bacteriile gram-pozitiv.

Marea sensibilitate a bacteriilor cu perete alterat la variatiile de presiune osmotica sta la baza deosebitului lor pleomorfism. Astfel, lipsa mucocom­plexului la protoplasti determina aparitia formelor sferoidale de dimen­siuni diferite, granulare-globuloase-gigante, indiferent care este forma bacteriei din care provin.

Sferoplastii, bacterii cu "schelet' defectiv, iau forme mai diferite : filamentoase (apar adesea in conditii de carenta nutritiva prin neformarea peretilor despartitori intre celulele-fiice), piriforme, aspecte de inmugurire etc.

Si alte proprietati ale acestor forme decurg din sinteza defectuoasa a peretelui : virulenta redusa, lipsa de sensibilitate la antibiotice cu actiune de perete.

5. CAPSULA

Unele specii poseda un al treilea invelis denumit capsuIa ; prezenta sau absenta ei constituie un important criteriu de identificare a speciilor. Capsula apare de diferite grosimi in raport cu specia bacteriana :

capsula obisnuita are 1-3 µm grosime, vizibila la microscopul optic., prin coloratii speciale, sau ca halou necolorat

material capsular amorf-viscos, secretat in mediul de cultivare care : capata astfel o consistenta gelatinoasa in care corpii bacterieni sint inglobati ; culturile sint filante, mucoase .

microcapsule demonstrate prin analiza chimica, antigenica si la m.e.

Sint polimeri organici secretati, cu slaba solubilitate in apa cu tendinta , de a se acumula in straturi laxe, confluente, in imediata vecinatate a peretelui, formind capsula : polimeri polizaharidici (din zaharuri simple sau aminate), polipeptidici ; componentele macromoleculare sint incluse adesea; intr-un gel amorf .

Principala functie a capsulei este protectia ce­lulei fatl de fagocite : bacteriile capsulate sint viru­lente (pneumococ, streptococ, bacteridie clrbunoasa, pneumobacil) prin proprietatea antifagocitara a capsulei ; variantele necapsulate ale acelorasi specii sint usor fagocitate, nevirulente.

In afara de existenta variantelor genetice acapsu­late, dezvoltarea capsulelor este dependenta si de mediul de cultivare : In organismul infectat, capsulele se dezvolta bine ; pe medii de cultura artificiale, dezvoltarea depinde de prezenta anumitor precursori : concentratii de anumite zaharuri, ser sanguin. Astfel, capsula pneumococilor si a bacteridiei carbunoase nu dezvolta pe medii simple, dar se dezvolta in medii ser sanguin. Cind in mediu este prezent un prcursor direct al substratului chimic capsular, se for­aza capsule enorme (Streptococcus salivarius culti­vati pe medii cu fructoza sintetizeaza mari cantitati levan).

Pierderea capsulei nu antreneaza moartea bacteriei, coloniile din mucoide (M sau netede (S devin rugoase (R).

Antigenele capsulare sint in acelasi timp importan­te antigene de specificitate : structura lor este spe­fica speciei sau tipului taxonomic.

6. CILII BACTERIENI

Unele specii poseda cili, filamente de multe ori mai lungi decit bacteria foarte subtiri regulat ondulate ,flexibile. Se coloreaza numai prin metode speciale de mordantare si supracolorare, impregnari argentice ; se vad la m.e. Cilii sint organite de miscare, tip inot; prezenta lor este dedusa prin mobilitatea bacteriilor si difuzibilitatea coloniilor in geloza moale.

Pe sectiuni fine la m.e, apar ca structuri tubulare : fiecare cil alcatuit din subfibrile, la rindul lor spiralate, uneori invelite intr-o teaca ; pe sec­tiune transversala, apare un gol central inconjurat de subunitati identice, late, simetric asezate, in numar de 3 sau 5. Cilii sint ancorati in c. p. ; nu este inca bine stabilit sensul acestei structuri tubulare. Cilii sint prezenti in special la bacili in vibrioni, rareori la coci ; difera ca numar si distributie pe suprafata celulei in raport cu specia :

In cadrul speciilor ciliate pot exista si variante neciliate. Cilii pot fi depistati de corpul bacteriei prin procedee mecanice, agitare, si purificati prin centrifugari diferentiale.

Cilii au structura proteica ; proteina ciliara sau flagelina este asemanatoare miozinei, proteine contractile, reprezentind aparatul de locomo al majoritatii bacteriilor. Mobilitatea este factor de patrundere si invadare in tesuturi si de dirijare spre zone favorabile dezvoltarii. A fost observata existenta bacterii ciliate imobile.Cilii detin proprietati antigenice importante pentru identificarea speciilor

7. FIMBRII SAU PILI

Unele bacterii poseda si alti apendici filamentosi diferiti de cili, juma­tate,ca grosime mult mai scurti, de lungimi variabile, drepti, mult mai numerosi 100-500 per bacterie), vizibili numai la m.e, distribuiti pe toata suprafatava, au originea tot in m.c.p. Au structura proteica rezista la tripsina, pepsina, acizi, baze antigenic difera de proteina. Bacteriile piliate sint mai ales gram-negative (speciile familiei Enterobacteriace­e inclusiv speciile capsulate, Pseudomonas, Vibrio, Neisseria dar si gram-pozitive Streptococcus, Corynebacterium; la aceeasi exista tulpini fimbriate si nefimbriate.Pilii au rol in virulenta asigurata de rezistenta mai mare la fagocitoza, si capacitate de aderenta la anumite epiteii favorizind colonizarea, mediaza aderenta unor specii la hematii inducind proprietatea de hemaglutinare,­ anumiti pili au rol esential in initierea conjgarii doua bacterii cu transfer de DNA.

8. SPORUL BACTERIAN

Speciile renurilor Bacillus,Clostridium si Sporosarcina dezvolta forme de rezistenta datorita carora bacteriile pot supravietui ani sizeci de ani in conditii nefavorabile de dezvoltare.Sporul nu se coloreaza prin coloratii obisnuite,dar este vizibil ca o vacuola necolorata in baceria colorata se coloreazaaprin metode speciale.Difera ca forma,dimensiuni si pozitie de la specie la specie poate fi la un capat al bacteriei,spor terminal,la centrul ,central, sau intro pozitie intermediara, subterminal

Ca structura, in jurul unui centru reprezentat de materialul nuclear se gasesc mai multe invelisuri, o membrane dubla ,un cortex,la rindul sau acoperit de invelisurile sporale si un exosporium adesea separat de invelisul sporal extern, fie complet, fie numai la poli; ele asigura protectia materialului genetic.

Nu se cunosc precis conditiile care declanseaza sporularea, dar se consi­dera in general ca este vorba de conditii defavorabile inmultirii continue din lipsa unui sau unor metaboliti necesari inmultirii. O bacterie formeaza un singur spor, acesta se matureaza in interiorul bacteriei itegrind un set complet de gene in jurul caruia citoplasma se condenseaza, se inconjura de invelisurile foarte rezistente, restul bacteriei se lizeaza si sporul se elibe­reaza. El detine si conserva intreaga informatie genetica care caracteriza bacteria in momentul sporularii.

Sporul reprezinta forma bacteriana de repaus lipsita de metabolism si forma de rezistenta.

Rezistenta sporului la factorii nocivi din mediul extern este asigurata atit de starea de deshidratare (apa 40-50%, fata de 80-98% la formele vegetative) care anuleaza schimburile cu mediul extern si scade sensibi­litatea la caldura, cit si de numeroasele sale invelisuri protectoare. Rezista ani si zeci de ani in conditii de uscaciune si adapost de radiatii ; unii spori rezista pina la 8-20 ore la fierbere. Repus in conditii favorabile de mediu, germineaza dind nastere unei forme vegetative identica cu aceea din care s-a format : un spor da nastere unei singure bacterii.

Forma si asezarea bacteriilor

Alaturi de colorabilitate, forma si asezarea constituie un prim criteriu de diferentiere a speciilor bacteriene. Examinate cu microscopul optic pot fi apreciate forma exterioara a bacteriilor cu putine detalii de structura - capsula, spori -, asezare si dimensiuni.Desi unicelulare anatomic si fiziologic, dupa diviziune, separarea celu- lelor fiice nu are loc imediat dupa formarea peretilor despartitori unele ramin alipite timp de una sau mai multe generatii alcatuind grupuri sau agregate, din doi sau mai multi indivizi cu asezari uneori caracteristice speciei, genului sau familiei in grdmezi regulate sau neregulate, lanturi, palisade.Marimea agregatului si modul de asezare al indivizilor in agregat este o consecinta a numarului de generatii cit persista alipirea bacteriilor dupa diviziune, a planurilor de diviziune si a orientarii; lor in spatiu, aspecte caracteristice fiecarei specii. Descrierea unei bacterii : in preparate microscopice se refera deci, atit la forma si dimensiunile indi- vidului, cit si la asezarea sau nu in agregate, ori aspectul acestuia.

C o c i. Bacterii sferice sau aproape sferice, variind in raport cu specia.­de la 0,5 nm 0 pina la 1,5 in diametru cocii pot fi sferici, cum sint stafilococii si; majoritatea streptococilor; ovalari, cum este enterococul, lanceolati (flacara de luminare) cum sint pneumococii, boaba de cafea (reniformi), cum: sint gonococul si meningococul. Asezarea cocilor este foarte caracteristica,; permitind adesea diagnosticul de gen si chiar de specie

Diplococi, asezati in perechi datorita diviziunii in plan unic si persis­tentei alipirii celulelor-fiice timp de o generatie este asezarea caracteristica a cocilor lanceolati, specia Streptococcus Pneumoniae (diametrele mari ale celor doi coci sirit in continuare, suprapunindu-se axului mare al diplo­cocului) tot cite doi se asaza si cocii reniformi cum sint speciile Neisseria gonorrhoeae, N. meningitidis (diametrele lungi ale celor doi coci sint paralele, agregatul luind aspectul a doua boabe de cafea care se privesc prin fetele plane).

Lanturi, datorita diviziunii in plan unic si a persistentei alipirii celu­lelor-fiice timp de mai multe generatii, se formeaza lanturi de 4-12 si mai multi coci, asezare caracteristica speciilor din marele grup Streptococcus.

Gramezi neregulate, datorita diviziunii in planuri neregulate si a persistentei alipirii timp de mai multe generatii, caracteristic genului Staphilococcus

Tetrade, patru coci asezati simetric datorita diviziunii in doua planuri perpendiculare si persistentei alipirii timp de doua generatii, aspecte rar intilnite.

Sarcina, pachete de cite 8 coci, asezati simetric, in cuburi, datorita divi­ziunii in trei planuri perpendiculare, caracteristic genului Sarcina si Sporosarcina.

Coci neagregati, izolati, se pot intilni la toate speciile de coci, indiferent de asezarea caracteristica speciei.

b) B a c i l i. Bacterii in forma de bastonase la care se descrie o lungime si o grosime. Lungimea variaza, in raport cu specia, de la 2-3 la 10 nm forme mai lungi sint numite filamente. Grosimea este in medie de 0,5 nm diametrul.

Forma bacililor: drepti cu, capete rotunjite, forma caracteristica speciilor din marea familie Entercbacteyiaceae; drefiti cu, capete retezate, caracteristi speciilor din genul Bacillus; bacili inegal calibrati luind aspect granula (bacil Koch) ;mriciucati la unul sau la ambele capete, caracteristic bacilului difteric fuziformi, cu ambele capete ascutite, Fusobacteyium.

Asezarea bacililor este adesea caracteristica unor specii sau genuri,streptobacili asezati in lant caracteristic speciilor din genul Bacillus difilobacili asezare caracteristica genului Klebsiella

c) C o c o b a c i 1 i. Forme intermediare intre coci si bacili. Bacterii de talie mica (1-1,5 µm lungime/0,4-0,8 µm diametru) ; obisnuit nu formeaza agregate, uneori apar in diplo sau lanturi scurte.

): V i b r i o n i. Bastonase Incurbate in forma de virgula, caracteristice virionului holeric, Vibriocholerae numit si Vibrio comma (comma = vir­dimensiuni dimensiuni mici de 2-4 µm/0,3-0,5 µm, de obicei izolati, rareori 2=3, cap la cap) si genului Campylobactey (campylo = curb).

S p i r i l i. Bacterii filamentoase rigide, spiralate, lungi (5-10 µm) in raport cu grosimea (0,2-1,7 m). Acest filament formeaza citeva spire largi Sint bacterii ciliate, de obicei lofotrichi sau amphitrichi ;(nume­; specii saprofite).

S p i r o e h e t e. Spirochetele sint bacterii filamentoase (10-20 µm) e subtiri (0,1-0,3 µm), cu spire strinse si regulate ; peretele celular,detine glicopeptid, are un grad de flexibilitate, spre deosebire de bacteriile tipice, rigide. Aparatul locomotor este reprezentat de un fascicol fibrile contractile fixate la cele doua capete ale protoplastului ; protoplastiul filamentos este infasurat in jurul fascicolului de fibrile, totul acoperit

peretele bacterian. Fibrilele au aceleasi proprietati contractile ca si al bacteriilor tipice dar prin pozitia lor interna ele asigura nu numai mobilitatea ci si flexibilitatea bacteriei. Din acest grup face parte spirochetaului .

A e t i n o m i e e t e. Au unele analogii morfologice cu micetele :Stadiul de culturi tinere, formeaza filamente lungi, cu ramificatii perpen­diculare, bacterii miceliene. Intr-un stadiu mai avansat, filamentele se fragmenteaza in forme bacilare de lungimi diferite.

B. CLASA RICKETTSIAS

Speciile din clasa Rikettsias au aceeasi structura cu cele din clasa Bacteria, inclusiv perete rigid ; nu au cili si capsule ; structura superficiala a peretelui este de tip gram-negativ. Difera insa functional de Bacteria,printr-un echipament enzimatic mult mai redus care le obliga la para­zitism in celule eucariote umane si animale (nu cultiva pe medii artificiale); se inmultesc prin fisiune binara. Au dimensiuni mici, 0,2-0,5 nm, si forme; cocoide-bacilare.

C. CLASA MOLLICUTES

Difera de Bacteria prin lipsa peptidoglicanului (rezistente la penicilina) a unui perete rigid, fiind delimitate de un unic invelis tristratificat, moale : avind drept consecinta o mai mare variatie a dimensiunilor in raport cu faza de crestere Si gradul de echilibrare osmotica a mediului de cultura (organism) m, pina la filamente de 5 m. Unele specii alcatuind familia Mycoplasmataceae necesita pentru crestere steroli.

Sint imobile, nesporulate. Se inmultesc probabil prin fisiune binara. Sint cele mai rudimentare bacterii capabile sa se dezvolte pe medii de cultura artificiale.

BIBLIOGRAFIE

. BIRZU A., HUTU I., DUCA E., ALEXANDRESCU M.: Enterococi mobili. Conside­ratiuni privind prezenta, si importanta depistarii acestora in alimente. Rev. Med. Chirurg., Iasi, 2, 357-360, 1962.

BROCHET J., MIRSEY A. E.: The cell. Biochemistry, Physiology, Morphology. V, Vl, Acad. Press NY and London, 1960.

, CONDREA P., DUCA E., PETROVICI AL.: Contributii la studiul asupra relaliilor dintre morfologia bacteriana si forma coloniilor. Buletinul Sesiunii Stiintifice, 4- 6 iunie 1954, IMF Iasi, 1955, 145-153.

. GUNSALUS I. C., STANIER R. Y.: The Bacteria, vol. IV ; The physiology of growth. Acad. Press, NY-London, 1963.

:BOLLOCH M. R., RICHMOND M. H.: Function and structure in microorganisms. Cam­bridge Univ. Press, 1966.