Fiziologia bacteriana se ocupa cu studiul nutritiei, metabolismului si multiplicarea bacteriilor.
Nutritia bacteriana reprezinta totalitatea proceselor prin care bacteriile isi procura din mediul inconjurator substantele necesare supravietuirii, cresterii si inmultirii, iar respiratia bacteriana modalitatea de a-si produce energia necesara activitatii metabolice.
Dupa sursa de carbon si azot bacteriile se clasifica in:
Necesitatile nutritive difera chiar si in cadrul aceleiasi specii. In cadrul bacteriilor paratrofe se gasesc cele paratrofe, cu habitat obligatoriu intracelular care sunt dependente de celula gazda. Aceste microorganisme sunt rickettsiile si chlamydiile.
Din punct de vedere practic, bacteriile se impart dupa necesarul de oxigen, in:
oC din frigidere, nu distrug bacteriile dar opresc, in general, inmultirea lor prelungindu-le viabilitatea.
Congelarea. Daca o suspensie bacteriana este supusa inghetului la temperaturi nu prea mici fata de 0oC, cristalizarea apei determina leziunea structurilor bacteriene. Prin inghetare nu vor fi omorate toate celulele unei suspensii, dar inghetul si dezghetul repetat scad foarte mult numarul de bacterii viabile.
Conservarea prin congelare. Temperatura optima este cea realizata de CO (-78°C) sau de azotul lichid (-180°C).
Bacteriile se pot dezvolta in limite largi de pH, cele patogene pentru om dezvoltandu-se optim la un pH de 7,2-7,4. Exista si exceptii ca, de pilda, bacteriile din genul Brucella care cresc la un pH de 6,0 si vibrionul holeric la pH de 9,0. Lactobacilii, prezenti in flora vaginala normala se dezvolta chiar si la un pH de 3,9.
Necesarul de bioxid de carbon al bacteriilor este diferit. Astfel, unele specii (Neisseria meningitidis, N. gonorrhoeae) sunt dependente de prezenta lui in concentratii ridicate pana la 10% in atmosfera in care se dezvolta, pe cand altele ca, de exemplu, S.aureus se dezvolta la concentratia obisnuita de CO din atmosfera (0,03%), nu si intr-o atmosfera complet lipsita de CO
Astazi, incubarea produselor patologice din care se urmareste izolarea bacteriilor se efectueaza in termostate cu CO2 (6%), deoarece dezvoltarea lor este superioara celei din termostatele obisnuite.
Apa libera este absolut necesara cresterii si multiplicarii microbilor. Necesarul de apa variaza in functie de specie.
Prin liofilizare (desicare brusca la -78oC), care este o metoda de conservare a microbilor, se extrage practic intreaga apa libera din celulele bacteriene, ceea ce are ca urmare cresterea stabilitatii biopolimerilor si incetarea metabolismului. Bacteriile liofiliizate se pastreaza ani de zile.
Bacteriile se inmultesc optim pe medii izotonice, rezistenta lor la variatiile presiunii osmotice fiind incomparabil mai mare decat cea a celulelor organismelor superioare. Aceasta rezistenta se datoreaza peretelui celular.
Bacteriile osmofile, dintre care cele halofile, sunt capabile sa se inmulteasca in solutii hipersaline (bacteriile din genul Staphylococcus si Enterococcus). Pe baza acestei proprietati se prepara unele medii de imbogatire si selective.
Razele ultraviolete. Puterea bactericida a razelor luminoase devine perceptibila la o lungime de unda de 330nm, crescand pe masura scaderii lungimii de unda a luminii UV. Mecanismul bactericid al razelor UV consta in inducerea formarii in celula bacteriana a unor dimeri de timina care interfereaza replicarea DNA. Alterarile altor elemente structurale bacteriene sunt neglijabile.
In scop practic lampile cu vapori de mercur se folosesc pentru a reduce numarul de bacterii existente in aer in salile de operatie, in laboratoare, in incaperi in care sunt adapostite animale de exprienta etc.
Efectul bactericid al razelor solare se datoreaza continutului in raze UV (300-400nm). In conditii naturale efectul bactericid al luminii solare este mai mare in tarile sudice unde continutul in raze UV este mare.
Mecanismul bactericid al acestor raze consta in formarea in celula a unor radicali cu viata scurta si protoni. Acesti produsi vor altera bazele azotate si legaturile dintre ele. Sporii sunt in general mai rezistenti decat formele vegetative ale bacteriilor. ???
Cunoasterea necesitatilor nutritive ale bacteriilor este foarte importanta in bacteriologia medicala, deoarece sta la baza prepararii mediilor de cultura destinate izolarii diverselor specii bacteriene din produsele biologice sau patologice.
Prin cercetarea necesitatilor nutritive ale diferitelor specii s-au realizat medii adecvate pentru aproape toate bacteriile de interes medical, speciile necultivabile fiind foarte putine, ca, de pilda, Mycobacterium leprae si unele spirochete printre care Treponema pallidum.
Cultivarea bacteriilor in scop diagnostic pune in esenta doua probleme:
alegerea unui mediu de cultura optim, care sa permita izolarea tuturor bacteriilor care ar putea fi prezente in produsul de examinat si
obtinerea bacteriilor in culturi pure, pentru a putea fi identificate.
Un mediu de cultura trebuie sa contina apa, substante organice, minerale, oligoelemente si factori de crestere. Pentru satisfacea acestor necesitati se ultilizeaza substraturi biologice complexe care au in compozitia lor aceste ingredinente. Acestea sunt:
- peptonele, care se obtin prin hidroliza enzimatica sau acida a proteinelor de origine animala (de exemplu faina de oase). Prin continutul in peptide si aminoacizi constituie o sursa universala de azot, fiind folosite practic in prepararea tuturor mediilor de cultura,
- extractul de carne, se obtine prin deshidratarea decoctului de carne de vita.
- extractul de drojdie, care contine numeroase vitamine, mai ales cele din grupul B,
In afara de ingredientele mai sus mentionate mai amintim:
- clorura de sodiu, care se adauga la mediile uzuale intr-o concentratie de 0,9%
Cultivarea microbilor pe medii lichide. Mediile lichide se folosesc pentru inmultirea unor microbi care se gasesc in numar mic intr-un anumit produs. Cel mai simplu mediu folosit in laboratorul de bacteriologie este bulionul care se prepara din decoct de carne de vaca, peptona si clorura de sodiu. Cultivarea unui produs pe medii lichide are dezavantajul ca nu permite obtinerea unei culturi pure.
Cultivarea bacteriilor pe medii solide. Introducerea mediilor de cultura solide a insemnat un progres urias in tehnicile de diagnostic, deoarece permite dezvoltarea distincta a microbilor, sub forma de colonii izolate. O colonie bacteriana este o micropopulatie ce rezulta din inmultirea unui singur microb pe un mediu, vizibila in general cu ochiul liber.
Cultivarea microbilor pe medii solide permite, de asemenea, numaratoarea de germeni intr-un anumit produs. Acest aspect este deosebit de important deoarece in multe infectii criteriul de implicare etiologic este numarul bacteriilor in produsul de examinat (infectii urinare).
Medii speciale. Exista situatii in care izolarea unui microb necesita medii deosebite care sa favorizeze selectarea lui din produse intens contaminate.
Mediile de imbogatire sunt medii lichide care permit inmultirea preferentiala a unui microb dintr-un amestec. Astfel sunt mediile cu continut mare de clorura de sodiu (1-10%) in care se pot dezvolta numai bacterii halofile ca, de exemplu, stafilococul (mediul Chapmann lichid) si enterococul.
Medii selective. Daca un mediu de imbogatire se solidifica, rezulta un mediu selectiv care are avantajul obtinerii microbilor sub forma de colonii izolate. Datorita acestor medii, izolarea si identificarea bacteriilor este astazi mult simplificata. Mediile selective, care se bazeaza pe particularitatile metabolice ale unor specii microbiene sau mai ales pe rezistenta naturala a acestora la antibiotice, sunt utilizate in mod curent in laboratoarele de bacteriologie, deoarece permit, practic, izolarea dintr-un amestec de microbi, a oricarui microb in cultura pura.
Mediile de diagnostic sunt medii de cultura care evidentiaza anumite proprietati fiziologice si caractere biochimice ale tulpinilor bacteriene pe baza carora acestea pot fi identificate. Astfel, de exemplu, numeroase specii bacteriene se recunosc pe baza zaharurilor pe care le fermenteaza. Mediile de diagnostic cu zaharuri contin zaharul de cercetat si un indicator de pH. In cazul in care bacteria insamantata in acest mediu va fermenta zaharul, culoarea mediului se va schimba dupa cateva ore datorita scaderii pH-ului.
Productia mediilor de cultura a devenit o industrie puternica. Exista mii de firme, care sunt intr-o permanenta concurenta, rezultatul fiind elaborarea unor medii de cultura din ce in ce mai performante, care usureaza si imbunatatesc asistenta medicala microbiologica.
Figura 20 - Tehnica insamantarii in vederea obtinerii coloniilor izolate
|
