Microbiologie



Microbiologie (micro (micro = mic; bios = via) Bacteriologie (bakterion = bastonas) Virusologie Parazitologie 











Micologie (mykes = ciuperc) Ramuri: microbiologia microbiologia solului, marin, industrial, industrial, agricol, medical etc.



Microbiologie (micro (micro = mic; bios = via) Bacteriologie (bakterion = bastonas) Virusologie Parazitologie 











Micologie (mykes = ciuperc) Ramuri: microbiologia microbiologia solului, marin, industrial, industrial, agricol, medical etc.



Microorganismele includ virusuri, bacterii, protozoare, fungi sunt ubicuitare  majoritatea nepatogene  unele condiionat patogene  un mic procent patogene 





Scop: studierea proceselor fizice,



chimice,biologice legate de activitatea microorganismelor pentru: 





a pstra si folosi pe cele utile

a anihila pe cele duntoare

Microorg Microorganis anismel melee ± rol importan importantt pe planet planet ± nu ar exista via fr ele

 

Producere de oxigen:cianobacterii

Circulaia biologic a materiei în natur: saprofii 



descompunerea substanelor organice din sol în produsi simpli (ciclul oligoelementelor: C, N, S, P,Fe)

Activitate geologic 

 ± formarea de zcminte petroliere, crbuni, salpetru, sulf, minereuri de fier etc.



Πn industrie 













fabricarea alcoolului etilic vinificaie industria berii panificaie produse lactate: iaurt, lapte acru,brânzeturi murturi

Protecia mediului descompun deseurile rezultate din 



activitatea industrial



Πn agricultur 



 îngrsminte

Πn industria medicamentelor: 





biosinteza microbian a vitaminelor B1, B2, B12, C, A, D2 substanelor antibiotice



Πn medicin 

inginerie genetic  hormoni de crestere  Insulin  interferoni  produse utilizate pentru realizarea  de vaccinuri



Πn medicin 

pe si în organismul uman triesc de 10 ori mai multe microorganisme decât totalul numrului de celule (epiteliale, nervoase, musculare etc.)



pe si în organismul uman triesc între 500 ± 1000 specii diferite de microorganisme

MICROFLORA INDIGEN

(flora normal a organismului)



Πn medicin MICROFLORA INDIGEN 

rol negativ: condiionat patogeni = oportunisti 

o o

colonizeaz macroorganismul cauzeaz boal doar în anumite condiii  ptrund în zone anatomice unde nu apar in  deficiene ale sistemului imun  stress  oboseal  boli grave etc.



pagube economice 







degradare microbian a documentelor de piatr aciune coroziv asupra metalelor  descompunerea alimentelor biodeteriorarea     

cauciucului a maselor plastice a textilelor a hârtiei

a operelor de art etc.



boli ale 







plantelor pestilor animalelor omului



Organisme procariote 





nu au membran nuclear proprie prezint un singur cromozom

Forma bacteriilor controlat genetic 



important criteriu taxonomic



forma sferic 



forma cilindric 



coci bacili

forma spiralat (încurbat) 





vibrioni spirili spirochete

Diametre egale Staphylococcus spp. Streptococcus spp. Reniformi Neisseria spp. Lanceolai Streptococcus pneumoniae Ovalari Enterococcus faecalis

Diplo Neisseria spp. Tetrade Micrococcus tetragenus

Câte opt Sarcina spp.

Grmezi Staphylococcus spp.

Lanuri Streptococcus spp.

Izolai Micrococi

Diplobacili Klebsiella pneumoniae

Streptobacili Bacillus anthracis

Aspect litere, chibrituri, palisade Corynebacterium diphtheriae

CORP ÎNCURBAT ÎNTR-UN SINGUR PLAN form de virgul vibrioni CORP ÎNCURBAT ÎN MAI MULTE PLANURI spiral cu spire rigide spirili spiral cu spire fine, flexibile Treponema Leptospira Borrelia





Micrometri 

1 mm = 1.000 micrometri (microni) m



1 micron = 1.000 milimicroni (nanometri)

Coci: 0,5  2 m 





Bacili: lungime 0,5  10 m / lime 0,3  2 m

Vibrioni: lungime 1,5  3 m / grosime 0,5 m Spirochete: lungime 6  20 m / grosime 0,15  0,5m





Celula este unitatea structurala i funcional a tutur or organismelor vii celula exprim caracteristicile de baz ale vieii 





folosete nutrienii din mediu pt a obine energie poate crete; se poate reproduce rspunde la stimulii din mediu  lumin  cldur/frig  substane chimice



poate suferi mutaii genetice  supravieuire  apariie de noi specii etc.

 

EU ± adevrat CARYON ± nucleu 

 

 ADN-ul celular este înconjurat

de membran nuclear Dimensiuni 



 10-30 µm  de 10 ori mai mari decât celula procariot





de 10 ori mai mic fa de celula eucariot structur simpl 

elemente obligatorii    



Perete celular membrana citoplasmatic citoplasma material nuclear 

elemente facultative    

capsul flageli pili spor i

   

perete bacterian membrana citoplasmatic citoplasma bacterian material nuclear 



grosime 15 ± 35 nm



alctuit din proteine, lipide, hidrai de carbon

Structura strat bazal stratul structurilor speciale  



Πn funcie de proporia celor 2 straturi i de elementele componente ale structurilor speciale, distingem: 







Bacterii

Gram pozitive Bacterii Gram negative Bacterii acido-alcoolo-rezistente Bacterii cu perete celular alterat





= mucopeptid = mucocomplex = peptidoglican Reea tridimensional alctuit din 

macromolecule lungi, polizaharidice paralele:

 Acid N-acetil-muramic N-acetil-glucozamin legate prin puni polipeptidice

 

gros (15 ± 30nm), rigid, simplu Peptidoglicanul: 80% 



Structur tridimensional

Structurile speciale: 20% 

Acizi teichoici  De perete  legai de peptidoglican

 De membran  legai i de peptidoglican i de membrana citiplasmatic  

Acizi teichuronici Lipoglicani (glicolipide)



Subire, flexibil, complex 





Spaiul periplasmatic 



Peptidoglicanul: 20% Structur bidimensional Include

peptidoglicanul

Structurile speciale: 80% 

Lipoproteine  Unesc membrana extern de peptidoglican



Membrana extern 



2 rânduri de fosfolipide între care sunt intercalate proteine (porine)

Lipopolizaharid - LPS 



La suprafaa extern a membranei externe Rol antigenic (endotoxin)

    

susine mecanic celula bacterian menine forma bacteriei asigurprotecia celulei bacteriene intervine în procesele de osmoz i difuziune este sediul 



 

unor antigene somatice receptorilor specifici pentru bacteriofagi

particip la diviziunea bacteriei imprim caracterele de tinctorialitate ale celulei bacteriene





Alterarea sau absena peptidoglicanului duce la pierderea rigiditii peretelui i implicit la liza bacteriei. O bacterie complet lipsit de perete  protoplast i este incapabil de a se divide.

   

Πnconjoar citoplasma Grosime 5 ± 10 nm Alctuit dup modelul mozaicului fluid: 



dou straturi de molecule f osfolipidice  între moleculele de fosfolipide se gsesc proteine

  





Regleaz presiunea osmotic Controleaz procesele de difuzie Conine enzime ale metabolismului respirator  Intervine în creterea i diviziunea bacteriei Este locul de sintez al endotoxinelor 





Sistem coloidal complex: proteine, glucide, lipide, ap, minerale Structur granular: 









Ribozomi± 15 nm; izolai sau ca reticul endoplasmatic; rol esenial în biosinteza proteinelor celulare Granulaii de volutin (corpusculi Babe-Ernst, granulaii metacromatice)  ± polimetafosfai Granulaii (incluzii) de glicogen, amidon, lipide etc. Vacuole ± conin diferite substane în soluii învelite de membran lipoproteic = tonoplast

Conine mari cantiti de  ARN ± citoplasma intens bazofil



 



Nu este delimitat de o membran difereniat, deci NU se poate vorbi de nucleu ! Alctuit dintr-un cromozom unic Format dintr-o unic molecul de  ADN dublu helicat,  închis Diviziunea nucleului precede diviziunea citoplasmei i a peretelui

   

capsula bacterian cilii (flagelii) fimbriile (pilii) sporul



Capsula bacterian 

capsul  substan gelatinoas, mucoid la exteriorul celulei bacteriene, bine delimitat, vizibil la microscop

 







Protejeaz celula bacterian de uscciune Mrete virulena bacteriilor patogene prin împiedicarea fagocitozei. Substanele chimice din capsul-antigene si formeaz anticorpi Serurile imune reactioneaz sp. cu antigenele capsulare producînd in vitro o mrire în vol. a capsulei. Fenomenul Fenomenul de ,, umflare a capsulei,, e folosit pt. Ident. sp. i tulpinii unor germeni capsulai. capsulai.



 

alctuii alctuii din din flagelin flagelin± ± protein protein complex complex similar cu miozina muscular reprezint antigenul flagelar ³H´ pornesc din citoplasma bacteriei, din corpusculul bazal

 





Forma de rezisten i de conservare a speciei Nu se coloreaz cu coloraii obinuite; evideniat prin metode obinuite O bacterie formeaz un singur spor  un spor d natere unei bacterii Difer ca form, dimensiune, poziie

         

Ap Substane minerale Glucide Proteine Lipide Pigmeni Enzime Substane cu aciune antibiotic Vitamine Factori de cretere



75-85% 





din greutatea umed a bacteriei

Ap liber ± mediu de dispersie Ap legat fizico-chimic de diferite structuri

Rol 





Mediu de dispersie Reactiv în reacii metabolice Etap final a unor reacii

  

2  30% din greutatea uscat a bacteriei P, K,Na, S, Cl, Fe, oligoelemente, Cu, Mg, Zn

Variaz cu: 







Specia Vârsta culturii Compoziia chimic a mediului

Rol: 

Intr

în compoziia diferitelor structuri i enzime

 rol important în viaa celulei



10  25% din greutatea uscat a bacteriei



Variaz cu: 







Vârsta Condiiile de dezvoltare

Glucide simple (mono i dizaharide) 



Specia

Rol în metabolism

Glucide complexe (polizaharide)  Πn structura   Peretelui bacterian   Capsulei



Au rol plastic i energetic

 

40

± 80% din greutatea uscat a bacteriei Rol 





Jumtate

funcioneaz ca enzime Restul ± rol structural

Pot fi: 



Simple  albumine, globuline, etc. Complexe  heteroproteine



1 ± 10% din greutatea uscat a bacteriei 



Variaz cu: 







Excepie ± mycobacteriile ± 20 - 40% Specia Vârsta culturii Compoziia mediului

Pot fi: 





Libere   în vacuole Combinate  facând parte din diferite structuri ale celulei Perete, membran, etc.

 

Elaborate sub control genetic Clasificare Dup locul de aciune: 

 Intracelulare ± rmân în celul  Ectocelulare ± în membrana citoplasmatic  Regleaz permeabilitatea selectiv

 Extracelulare (exoenzime) ± eliberate în mediu 

Πn raport cu reacia catalizat:  Hidrolaze, transferaze, oxido-reductaze, izomeraze, etc.



Dup modul de apariie:  Constitutive ± exist întotdeauna în celul  Adaptative ± sintetizate de ctre bacterie numai ca rspuns la anumii compui aprui în mediu



Bacteriocine 



Cu efect asupra altor bacterii receptive înrudite  Colicinele  eleborate de E. Coli

Antibiotice polipeptidice 

Produse de unele specii de Bacillus  Polimixina ± produs de B. Polymyxa  Bacitracina ± produs de B. licheniformis



Secretate de unele specii: 





iamina (vitamina B1)  E. coli, B. Subtilis Biotina  E. coli, B. Anthracis Vitamine de grup B, K  Sintetizate sub influena florei bacteriane intestinale T



Metabolii eseniali, pe care bacteria nu îi poate sintetiza 

Necesari în cantiti mici dezvoltrii unor bacterii



Nu au rol plastic sau energetic Sunt biocatalizatori



Exemple:









Vitamine (B1, B2, B6) Factorul X, V Acid folic, etc



Bacteriile desfoar o activitate metabolic în

cursul creia:   





Cresc Se multiplic Πi schimb structura i compoziia chimic

Metabolismul bacterian = totalitatea reaciilor biochimice care au loc în celul. Metabolismul:  

Anabolismul Catabolismul





Nutriie = totalitatea proceselor metabolice care patricip la producerea de substane energetice sau de materiale cu rol plastic, necesare sintezei constituenilor celulari. Bacteriile folosesc surse nutritive diverse: azot molecular,

dioxid de carbon, sulf, etc. 

Πn funce de tipul de nutriie, bacteriile pot fi: autotrofe

(utilizeaz N i C din compui anorganici) i heterotrofe (utilizeaz N i C din compui organici)



Πn raport cu sursa de energie utilizat, bacteriile

autotrofe sunt:  





Fototrofe  utilizeaz energia radiant luminoas Chimiotrofe  utilizeaz energia rezultat din reaciile de oxidoreducere.

Bacteriile patogene sunt heterotrofe, datorit

parazitismului i-au pierdut capacitatea de a-i sintetiza elementele de care au nevoie. Pentru cultivarea pe medii artificiale este necesar introducerea unor factori de cretere: vitamine B1, B2, B6, PP, aminoacizi, etc.





Respiraia bacterian = totalitatea proceselor aerobe i anaerobe prin care celula elibereaz energia necesar activitii vitale. Aceste reacii au la baz mecanismul oxidoreducerii. Prin oxidoreducere biologic se înelege pierderea atomilor de hidrogen (a electronilor de ctre o substan chimic numit donor i transferul acestora pe molecula unei alte substane chimice numit accepor.)



Dup natura acceptorului final de hidrogen, sunt trei tipuri de procese metabolice: Respiraie aerob (oxibiotic) în care acceptorul de H este oxigen molecular, produsul rezultat este apa. Respiraia anaerob (anoxibiotic), în care acceptorul de H poate fi orice substan anorganic exceptând O. Fermentaia, în care acceptorul de electroni este un compus organic. 







Πn funcie de comportarea fa de oxigenul molecular,

bacteriile pot fi: 









Bacterii strict aerobe (b. tuberculozei, b. crbunos), care folosesc

oxigenul molecular ca acceptor final de H. Bacterii strict anaerobe: (b. tetanic, b. botulinic), care se dezvolt numai în prezena oxigenului. Bacterii aerobe facultativ anaerobe (stafilococul, b. coli) au posibilitatea s-i adapteze metabolismul în funcie de prezena sau absena oxigenului. Bacterii microaerofile (spirochete), care tolereaz cantiti mici de oxigen.

Cunoaterea fiziologiei bacteriilor ofer posibilitatea s le crem condiii optime de cultivare i s aplicm unele teste pentru identificarea lor

 



Se face în mod obinuit prin diviziune direct.

La bacili este transversal, iar la coci se face dup unul sau mai multe planuri perpendicu-lare care duce la gruparea caracteristic în perechi, lanuri sau grmezi. Pentru a vorbi despre cretere i multiplicare bacte-rian folosim urmtoarele noiuni: 











imp de generaie: timpul necesar dublrii populaiei bacteriene  20-30 de minute. Rata de cretere: nr. de generaii în unitate de timp. Colonia bacterian: totalitatea bacteriilor rezultate din multiplicarea unei singure celule. Cultura bacterian: totalitatea coloniilor de pe suprafaa mediului solid. Cultura mixt: format din mai multe tipuri de colonii. Cultura pur: format dintr-un singur tip de colonie. T



Multiplicarea populaiei bacteriene 

4

faze caracteristice

   

Faza de laten (faza de lag) Faza de cretere logaritmic (faza exponenial) Faza staionar (faza de concentraie ³M´) Faza de declin





 

Perioada de adaptare a bacteriilor la condiiile de mediu Numrul germenilor rmâne nemodificat sau scade Dureaz 2 ore Πntre momentul însmânrii i momentul când bacteria incepe s se multiplice





Celulele bacteriene încep s se divid ritmic Timpul de generaie -20  ± 30 minute 



 

Excepie Mycobacterium tuberculosis: 12-27 ore

Numrul de nateri > numrul de decese Virulena este conservat Dureaz 8 ± 12 ore



     

Consumul substanelor nutritive ²> acumulare de metabolii toxici ²>mediu de via mai puin favorabil Numrul de bacteriirmâne constant Numrul de nateri = numrul de decese Morfologia este caracteristic Πncepe sporogeneza 2 ± 3 zile mediu de cultur reînnoit permanent cultur continu











Cantitatea de metabolii toxici este mare Numrul de nateri < numrul de decese Sporogeneza este foarte intens Apar modificri morfologice, metabolice, de virulen 2 ± 3 zile/2 ± 3 sptmâni/2 ± 3 luni

 

  

SCOP:

identificarea agentului etiologic al unei infecii determinarea farmacorezistenei microorganismelor izolate preparare seruri i vaccinuri









POPUL AI A B ACTERI AN: multitudinea de indivizi ai unei specii care habiteaz într-un biotop CLON A B ACTERI AN: populaia rezultat dintr-o singur celul prin înmulire vegetativ (colonie bacterian) TULPIN A B ACTERI AN: populaia microbian alctuit din descendenii unei singure izolri în cultur pur

CUL ARE: depunerea unui produs biologic în cultura de celule, animale de laborator  INO







ΠNSMÂNARE: depunerea unui produs biologic pe / în mediu de cultur MEDIU DE CULTUR: mediu care asigur nutrienii i condiiile fizico-chimice necesare creterii i multiplicrii bacteriene

CULTUR A B ACTERI AN: totalitatea bacteriilor  acumulate prin multiplicare pe / în mediul de cultur



Coci Gram-pozitivi 









grmezi neregulate aerobi, facultativ anaerobi imobili

nesporulai catalazo-pozitivi



Grupe de interes medical: 



Stafilococi coagulazo - pozitivi

 Staphylococcus aureus Stafilococi coagulazo - negativi:  Staphylococcus epidermidis  Staphylococcus saprophyticus



Staphylococcus aureus: 





colonizeaz nrile i colonul  contaminare tegument purttori sntoi: în colectivitate ± 10-40% ;  în spital ± 40-70% rezervor principal: mamifere i psri  contaminare mediu



Staphylococcus aureus: suport material al

transmiterii 

















sol, apa de mare i apa dulce, suprafaa plantelor, fructe, alimente,  îmbrcminte, mobilier, covoare, praful i aerul din încperi

  

colonizeaz nrile i tegumentul constitueni ai florei normale cutanate (barier de aprare antimicrobian)

 

Coci gram-pozitivi Frotiu:din cultur pe mediu solid: dispui  în grmezi neregulate din cultur în mediu lichid sau din produs patologic: 







extracelular (rar intracelular) lanuri scurte, perechi coci izolai



pe medii solide: 



colonii: ÄS´;

 în medii lichide : 

tulburare uniform cu depozit moderat la fundul tubului



rezist 





relativ rezisteni la 





 în culturi, la frigider ± câteva luni;  în puroi uscat ± 2-3 luni; antiseptice/dezinfectante (30¶ la alcool 70º)

distrui în 60 minute la temperatura de 60ºC sensibili la bacteriofagi, la UV



 





DEOSEBIT DE REZISTENI L A  ANTIBIOTICE !!! Peste 95% rezisteni la penicilin Tulpini rezistente la meticilin (oxacilin) = polirezistente (cefalosporine, eritromicina, clindamicina) MRS A (stafilococ auriu meticilinorezistent) Sensibil la vancomicin



PROCES INFECIOS DE TIP INVAZIV



T

OXIINFECII DE ETIOLOGIE STAFILOCOCIC

        

Foliculita ± infecia foliculului pilos Furuncul ± abces în jurul foliculului pilos Hidrosadenit ± infecia glandei sudoripare Panariiu ± infecie peri- sau subunghial Impetigo stafilococic Mastit Infecii ale plgilor chirurgicale, mucate, tiate Angina stafilococic  otite, mastoidite, sinusite etc. Infecii urinare, uretrit, cistit, pielonefrit



Focare septicemice 









pulmonar (pneumonii, pleurezii) renal osos, articular meningo-cerebral aparat circulator (endocard, pericard, endoteliu vascular)