Structura celulei bacteriene

Curs

Structura celulei bacteriene

Formatiuni obligatorii

- nucleoid ( neorganizat)

- citoplasma

- membrana citoplasmatica

- perete celular

Formatiuni facultative

- capsula bacteriana

- sporul bacterian ( forma de rezistenta a bacteriilor in conditii nefavorabile de mediu)

- pilii bacterieni ( rol in aderenta)

- glicocalixul ( rol in aderenta)

Peretele celular

- componenta obligatorie a celulei bacteriene

- structura rigida care asigura mentinerea formei bacteriene

- poate fii evidentiat prin - microscopul electronic

- plasmoliza - fenomen de contractie si de desfacere a citoplasmei provocat de pierderea apei din tesutul vegetal viu

- fragmentarea prin ultrasunete

Structura peretelui celular la bacterii Gram (+)

- peptidoglican = mureina = mucopeptid alcatuit din:

- N-acetilglucozamina

- acid N-acetilmuramic

- lant polipeptidic ce se leaga de acidul N-acetilmuramic, alcatuit de ( L-Ala, D-Glu, L-Lys, D-Ala)

- pozitia 3 - este variabila la bacterii Gram (+) si Gram (-)

L-Lys, Ornitina, hidroxilizina

- acizi teichoici ( acizi teichuronici) = polimeri de poliglicerol sau poliribitolfosfat

- sunt legati covalent de acidul N-acetilmuramic = acizi teichoici de perete

- sunt legati de membrana citoplasmatica = acizi teichoici de membrana

- sunt antigene majore de suprafata la bacteriile Gram (+)

- au rol important in legarea ionului de Mg si in functionarea invelisului celular

- de acizii teichoici se pot lega zaharuri, proteine in cantitate mica si lipide ≈ 1% ( cu o exceptie B. Tuberculosis)

Structura peretelui celular la bacterii Gram (-)

a)      peptidoglican format din :

- N-acetilglucozamina

- acidul N-acetilmuramic

(L-Ala, D-Glu, acidul diaminopimelic, D-Ala)

b) lipoproteine

c) membrana externa

d) lipopolizaharid (LPS)

- atat la bacteriile Gram (+) cat si la cele Gram (-), asamblarea peptidoglicanului este intermediata de niste enzime: transglicozilaze, transpeptidaze, carboxipeptidaze

d) LPS este un strat complex alcatuit din lipidul A ce reprezinta (rendotoxina) si polizaharuri, la randul lor reprezentate de ?????? ( miez polizaharidic) si antigenul O ( specific bacteriilor Gram (-) si este alcatuir din lanturi laterale zaharidice)

alcatuite din: manoza, ramnoza, galactoza

b)      lipoproteine rol: stabilizeaza membrana externa si ancoreaza membrana externa de peptidoglicani

c)      membrana externa

- asemanatoare ca structura membranei citoplasmatice

- protejeaza celula bacteriana de sarurile biliare si enzimele hidrolitice

- permeabilitatea ei difera de la o specie la alta

- in structura ei gasim proteine majore numite porine cu rol in transport, selectia moleculelor care patrund in celula bacteriana, rezistenta la antibiotice a bacteriilor Gram (-)

- proteine majore formatoare de pori cu specificitate inalta

- proteine neporinice = receptori pentru pilii sexuali

- proteine minore - rol: in transportul vitaminei B12,Fe (siderofori), ai penicilinelor (PBP)
- intre membrana externa si membrana citoplasmatica exista spatiul periplasmic unde avem proteine, oligozaharide, enzime hidrolitice

- peretele celular la:

- Gram (+) cam 40 straturi de peptidoglicani

- Gram (-) 1-2 straturi de peptidoglicani

Rolurile peretelui celular

- mentine forma celulei bacteriene

- are rol in diviziunea celulara

- are rol in propria sinteza (primer)

- rol antigenic - AgO la bacteriile Gram (-)

- reprezinta tinta de actiune pentru antibiotice ( β-lactamine)

- rol in transport ( prin intermediul porinelor si a spatiului periplasmic)
- rol in clasificarea bacteriilor in Gram (+) si Gram (-)

Structura membranei celulare

Enzime care ataca peretele celular:

la bacteriile Gram (+) asupra legaturii 1-4 β-glicozidice actioneaza lizozimul si determina formarea protoplastilor

membrana externa a bacteriilor Gram (-) previne accesul lizozimului - pentru a degrada peretele celular avem nevoie de lizozim si EDTA => iau nastere sferoplastii

autolizinele - ataca peptidoglicanul si provoaca autoliza (autolizine, glicozidaze, peptidaze, amilaze)

- daca sfero si protoplastii au capacitatea de a se divide dau nastere la formele L ( unele au capacitatea de a se transforma in forme bacteriene normale, altele sunt stabile si nu revin la forma initiala)

- formele L se pot obtine si in urma tratamentului cu penicilina

- pot produce infectii cronice din cauza rezistentei la antibiotice

Structura membranei celulare

= strat de ≈ 20nm

- contine: fosfolipide (30-40%)

proteine (60-70%)

nu prezinta steroli

- poate fii evidentiata la microscopul electronic prin: - plasmoliza

- indepartarea peretelui celular

- model Danielli-Dawson - sandwich ( hidrofile la exterior, hidrofobe la interior), fosfolipide intre straturile proteice

- model Singer - in mozaic - pe langa structurile hidrofile si hidrofobe mai apar proteine, colesterol

- mezozom - invaginari ale membranei citoplasmatice

- rol in diviziune si in replicarea ADN

- cromozomul bacterian este atasat de mezozomi septali

Rolurile membranei celulare

- bariera osmotica cu rol in difuziune simpla, difuziune facilitata, transport activ (proteine carrier)

- functie bioenergetica, sediul unor enzime implicate in respiratia microbiana, fosforilare oxidativa si sinteza L

- asamblarea subunitatilor peretelui celular

- cresterea si diviziunea celulara (mezozomi septali)

- tinta de actiune pentru antibiotice si detergenti

- sediul receptorilor chemotactici

Polimeri extracelulari

- capsula

- glicocalix - structura reticulara

- rest de fibre glicoproteice

- biofilm - SLIME LAYER - natura polizaharidica

Capsula

- sunt in majoritatea cazurilor de natura polizaharidica cu o exceptie Bacillus anthracis la care capsula bacteriana este alcatuita din acid D-glutamic ( polipeptid)

- "inveleste" peretele celular

- polimer extracelular secretat in mediu natural

- poate fii evidentiata la:

- microscopul optic - coloratia Burri, coloratia Gram

- microscopul electronic

- metode imunologice

Rolurile polimerilor extracelulari

- factori de patogenitate conferind bacteriilor rezistenta la fagocitoza (capsula)

- in identificarea bacteriilor

- protejeaza bacteriile fata de factorii nefavorabili de mediu

- rol major in aderenta bacteriilor fata de diferite suprafete ( glicocalix)

ex. Streptococus mutans - formarea placii dentare

- bacteriile pot avea la suprafata o capsula foarte subtire - microcapsula

ex. Stafilococus aureus, Streptococus piogenes

-> poate fii evidentiata numai cu microscopul electronic

- pe langa microcapsula alte bacterii prezinta si o capsula cu structura obisnuita ( ex. Clepsiera)

colaboratori: - indiciu: nu e Petruta