MORFOLOGIA SI BIOLOGIA BACTERIILOR. FORME DE EXISTENTA ALE BACTERIILOR IN NATURA. MORFOLOGIA SI BIOLOGIA CELULEI VEGETATIVE.

MORFOLOGIA SI BIOLOGIA BACTERIILOR. FORME DE EXISTENTĂ ALE BACTERIILOR ÎN NATURĂ. MORFOLOGIA sI BIOLOGIA CELULEI VEGETATIVE.

Constante morfologice si fizice ale celulei bacteriene

Fiziologia bacteriilor

Morfologia si biologia sporului bacterian

Elemente de genetica bacteriana

CONSTANTE MORFOLOGICE sI FIZICE ALE CELULEI BACTERIENE.

FORME

Principale: - Coc

- bacil

- vibrion

- spirochet

Intermediare:- cocoida

- cocobacil

Asimetrice -bombata (maciuca, haltere) Corynebacterium

- Ianceolata - Streptococcus p.

- Reniforma

DIMENSIUNI

Lungime: - 0,1 - 15 m

Cele mici: - 0,1 - 2 - 3 m. Brucella, Pasteurella

Cele mari: - 10 - 15 m. Bacillus si Clostridium.

Diametrul transversal: 0,2 - 2 - 3 m

MODURI DE GRUPARE

Diplo - diplococ, diplobacil

Strepto - streptococ, streptobacil.

Tetrada - 4 coci

Sarcina - 8 coci

Ciorchine - Staphylococ

Palisada - grilaj

Litere chinezesti

Filament

Forme ramificate

Structura celulei bacteriene

ÎNVELIsUL

Membrana citoplasmatica

Are grosime de 7,5 - 10 nanometri, cu structura trilamelara.

Scheletul biochimic al membranei este constituit dintr-un dublu strat de fosfolipide amfipatice cu orientare polara 616e49g a regiunilor hidrofile spre exterior, respectiv interior si a celor hidrofobe fata în fata.

Acest strat confera membranei rolul de bariera osmotica si ofera numeroaselor proteine enzimatice un sediu care permite deplasarea lor catre exteriorul sau interiorul celulei.

Membrana citoplasmatica permite separarea continutului celulei de mediu, serveste drept filtru selectiv care permite accesul în celula a unor substante nutritive si eliminarea metabolitilor.

Mezozomii; amplificari ale membranei citoplasmatice rezultate din invaginarea si plierea ei spre interior. Mezozomii pot fi: veziculari, lamelari sau tubulari, în functie de configuratia pliurilor, iar dupa lo­calizare sunt: septali, periferici si nucleari.

PERETELE CELULAR

Situat la exteriorul membranei citoplsmatice, mai gros ca aceasta, rigid si poros. Grosimea sa este de 15-35 nanometri; nu contine celuloza.

Peretele bacteriilor gram pozitive este constituit dintr-un ansamblu molecular numit peptidoglican sau mureina, format dintr-o componenta peptidica si una glicanica.

Peretele bacteriilor gram negative:

- mai subtire, grad de rigiditate mai redus si o structura mai complexa.

- membrana externa: complex hipopoliglucidic intercalat între doua molecule de fosfolipide si doua tipuri de proteine.

- complex lipopoliglucidic: lipida A, portiunea centrala R si poliglucidul O.

- complexul peptidoglican - lipoproteina: cu legaturi covalente.

- Spatiul periplasmic: contine numeroase enzime si este situat între membrana citoplasmatica si perete.

Protoblastii sunt celule lipsite de perete celular obtinute prin tratarea bacteriilor gram pozitive cu lizezim sau penicilina.

Sferoblastii - se obtin în aceleasi conditii, la bacteriile Gram negative pastrând însa portiuni din peretele celular datorita compusilor lipidici care nu sunt atacati de factorii litici.

CAPSULA

Componenta a învelisului prezenta numai Ia anumite specii de bacterii si în anumite conditii de mediu.

Pe baza aderentei la peretele celular se disting:

- microcapsula - strat fin si aderent de perete. (Pasteurella);

- capsula propriuzisa (B. anthracis si Streptococcus pneumoniae;

- substanta mucoasa capsulara moale, difuza (Klebsiella pneumoniae);

- zooglea: masa mucilaginoasa în care sunt înglobate bacteriile - speciile saprofite.

Structura chimica si antigenica,care poate fi de natura polizaharidica sau polipeptidica.

Antigenii sunt fie antigeni completi fie haptene.

Variabilitate: variatiile fenotipice se produc sub influenta facto­rilor de mediu iar cele genotipice sunt rezultatul mutatiilor.

Glicocalixul: retea de fibre de natura poliglucidica cu aspect de pâsla situata exterior peretelui celular, prezent numai la bacteriile care sunt în conditii naturale de mediu si absent in vitro.

Realizeaza atasarea bacteriilor de substraturi si este un factor de patogenitate contribuind la determinarea sau mentinerea infectiilor, si având un rol de aparare a bacteriei fata de microorganismele cere o pot parazita (bacteriofagi si bacterii pradatoare)

CONŢINUTUL CELULEI

Materialul genetic:

Nuclear: reprezentat de genom, nu are membrana proprie fata de eucariote, este constituit dintr-un singur cromozom (o masa compacta formata din ADN bicatenar, pliat prin rasucire si suprarasucire cu forma sferica sau alungita).

Plasmidele - sunt molecule mici de ADN bicatenar independente de cromozom .

CITOPLASMĂ

Are consistenta unui gel, nu prezinta curenti si nici deplasari evidente ale componentelor. Contine material genetic si structuri cu carac­ter de granule, incluzii si vacuole. Nu contine mitocondrii si reticul citoplasmatic.

Ribozomii (Granulele lui Palade) - sediul sunt zei proteice.

Rhapidozomii   - semnificati biologica necunoscuta.

Incluziile:

a. constituite din polimeri organici: incluzii de amidon si glicogen si incluzii de acid polibetahidroxibutiric.

b. incluzii de polimeri anorganici, incluzii de polimetafosfat (corpusculii Babes -Ernst).

Magnetozomii

Cromatoforii - fotosinteza

Vacuolele - contin lichid cu rol în reglarea presiunii osmotice sau gaz de regula azot .

Echipament enzimatic-metabolismul celulei.

ORGANITELE CELULARE

Cillii (flagelii) - formatiuni cilindrice lungi si subtiri cu rol în miscare, dupa numarul si distributia lor se foloseste urmatoarea terminologie:

- atriha (fara cili);

- monotriha (un cil polar);

-amfitriha (doi cili polari);

- lofotriha (un smoc cili la unul din poli);

- peritriha (mai multi pe întreaga suprafata).

Partile componente ale unui cil:

-corpusculul bazal (compus din doua discuri la bacteriile Gram pozitive si 4 la cele Gram negative);

- articulatia sau cârligul;

- filamentul helicoidal extracelular.

Pilii (fimbriile) - structuri foarte subtiri si scurte de origine intracelulara, sistematizându-se în 6 tipuri: I II III IV V si F (pil sexual sau donor). Au o structura proteica (fimbrilina), iar particular, cei F sunt constituiti din fosfoglicoproteine. Au urmatoarele roluri:

- un surplus de vitalitate în comparatie cu bacteriile nepliate;

- capacitatea de adeziune pe celule si alte substraturi;

- activitate aglutinanta a globulelor rosii;

- formarea de membrane la suprafata culturilor în medii lichide, consecutiv unirii germenilor si constituirii lor în mase bacteriene.

Pilii de tip F sunt determinati genetic de o plasmida sau episom numit factorul F (de fertilitate sau de sex).

Recent au fost descrisi pilii I care se deosebesc de pilii F prin absenta canalului axial si prin faptul ca sinteza lor este controlata genetic de o plasmida Col. Pilul F îndeplineste un rol analog unui organ copulator. Ca urmare a fixarii extremitatii lui pe o celula F^Ż prin lumenul sau central se realizeaza transferul de material genetic de la celula F⁺ la celula F^Ż în cadrul procesului de conjugare.

Conjugarea este o forma primitiva de sexualitate singura posibila la bacterii.

Pilii de tip F sunt evidentiabili la unele bacterii cu ajutorul unor bacteriogagi fara coada, numiti si fagi masculi, care au specificitate numai pentru piIul sexual.

FIZIOLOGIA BACTERIILOR

Compozitia chimica a bacteriilor

Compozitia chimica a bacteriilor, prin elementele biogene, nu di­fera de cea a organismelor vii, în timp ce compozitia moleculara este diferita de cea a organismelor vegetale si animale, prin constituentii macromoleculari specifici bacteriilor. Compozitia chimica a aceleiasi specii bacteriene poate varia proportia cantitativa dintre diferitii compusi moleculari difera în functie de sursele nutritive ale mediu­lui de dezvoltare. În proportii relativ egale, în celula bacteriana se întâlnesc:

Compusi anorganici cu molecula mica

a. Apa:

- reprezinta 75-85 % din greutatea umeda a celulei si se gaseste
sub forma libera sau "legata".

- asigura vehicularea substantelor nutritive si a metabolitilor, desfasurarea reactiilor chimice care stau la baza proceselor vitale.

b. Sarurile minerale:

- reprezinta 2 - 30% din greutatea uscata, iar în compozitia lor intra P, K, Na, Cl, O, S ,H , Fe ,Mg, Cu , Zn .

- asigura reglarea presiunii osmotice la nivelul membranei citoplasmatice;

- realizeaza sistemul tampon, mentinând pH-ul optim;

- activeaza diferite enzime (prin ionii de Cu⁺⁺ si Mg⁺⁺);

- intra în structura constituentilor celulari.

Compusi organici cu diferite grade de complexitate celulara:

a. Glucidele - 4 - 25 % din greutatea uscata, sunt reprezentate de mono, di, tri si polizaharide, cu exceptia celulozei. Au rol plastic si energetic.

b. Lipide - 1 - 20 %, sub forma de fosfatide, gliceride, ceruri, poli-beta-hidroxibutirat (incluziunile citoplasmatice). Un continut mare de lipi­de contin germenii genului Mycobacterium , micoplasme (steroli), bacterii Gram negative (intra în structura peretelui si a citoplasmei)

c. Acizii nucleici - diferentiaza bacteriile de virusuri (care contin un singur tip de acid nucleic).

ADN - constituentul nucleotidului, respectiv al cromozomului bacterian, are masa moleculara de 2,5 x 10 si este compus din 1500 perechi de nucleotide; reprezinta 1/5 din continutul celulei.

ADN extracromozomial (plasmide) este nesemnificativ cantitativ,

ARN - se gaseste în citoplasma (sub forma de ARN mesager, ARN de transport sau solubil si ARN ribozomial) si în membrana citoplasmatica; reprezinta 10 -20 % din greutatea uscata a celulei.

d. Proteinele - 60 % din greutatea uscata, pot fi în stare pura sau combinata cu molecule neproteice (complexe lipo sau glicoproteice). Pot fi:

- proteine constitutive - în structura diferitelor componente celulare

- proteine enzimatice - cu rol de biocatalizatori.

Se clasifica astfel:

Dupa locul de actiune în raport cu celula

- exoenzime - sintetizate în celula si apoi eliminate în exterior;

- endoenzime - nedifuzibile în mediu (pot fi decelate în filtratele culturilor lizate); sunt de sinteza, cu rol anabolic;

- pot fi: - enzime solubile (separate din lipazele celu­lare);

- enzime particulate, inseparabile, insolubile.

Dupa permanenta sintezei lor:

- enzime constitutive, elaborate permanent de bacterie, indiferent de substratul pe care se dezvolta:

- enzime adaptative (inductibile), sintetizate numai în prezenta unui anumit substrat. Aparitia acestei enzime este un fenomen de varia­tie fenotipica, substratul exercitând actiunea de derepresare a gene lor responsabile de sinteza enzimei adaptative.

- enzime inductive (mutative) în mod normal nu exista, dar apar consecutiv unei mutatii, iar sinteza lor are loc numai la mutanta respectiva.

e. Pigmentii: - substante colorate din citoplasma bacteriilor cromogene: Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Corynebacterium equi, Mycobacterium tuberculosis, specii saprofite (Serratia marcescens), producatoare de vitamine spe­cii din flora ruminala sau intestinala, producatoare de antibiotice (Actinomicete).

Clasificare dupa structura chimica:

- pigmenti fenazinici - fluoresceina (galbena), piocianina (albastra-verde) prezente la specii din genul Pseudomonas;

- pigmenti carotenoizi - lutexina (rosu), xantina (galben) - Stafilococi;

- pigmenti chinoinici - bacilul tuberculozei;

- pigmenti melanici - Azobacter;

- pigmenti antocianici - actinomicete si Streptomyces.

Dupa localizarea pigmentului si difuziunea lui în mediu:

- bacterii cromofore - pigment cantonat la locul sintezei;

- bacterii paracromofore - pigment în peretele ceIuIar;

- bacterii cromopare - pigment eliminat sub forma unei secretii.

Rolul pigmentilor

- fotosinteza - clorofilele;

- protejarea bacteriilor de Iumina (ultraviolete) - carotenoizii;

- antagonism microbian (antibiotice) - piocianina;

- vitamine - flavoproteina (B₂) - Lactobacillus delbrueckii

- ftiocolul - Mycobacterium phlei.

Exigente si tipuri nutritive la bacterii

A. Tipuri nutritive:

- fototrof - cloroplaste (pigment de natura clorofilelor) cu sursa de energie-lumina (fotosinteza);

- pot fi: fotoautotrofe si fotoheterotrofe, carora le sunt accesibile substante anorganice respectiv organice.

- chimiotrof (chimiosintetizant) - lipsit de pigmenti fotosintetizanti; sursa de energie este metabolismul energetic ;

- pot fi chimioautotrofe si chimioheterotrofe;

- exista subtipurile: mezotrof - utilizeaza C organic sau anorganic si N anorganic;

- prototrof - C organic si N anorganic.

Folosirea diferitelor substante nutritive este în functie de echipa­mentul enzimatic. Procesul de nutritie este supus variatiilor:

- fenotipice - fenomene de adaptare la diferite substraturi - enzime adaptative;

- genotipice - fenomene privind pierderea sau dobândirea capacitatii de a metaboliza diferiti compusi chimici. Ex.: mutantele auxotrofe care sunt capabile sa metabolizeze substante inaccesibile celorlalte tulpini, iar aceste substante devin indispensabile pentru tulpinile respective (implicatie practica - dozarea microbiologica a substantei - vitamine, aminoacizi).

B. Surse nutritive - pentru bacteriile chimioheterotrofe:

- sursa de carbon-glucidele si polialcoolii

sursa de azot organic-aminoacizi: uree, peptone, proteine macromoleculare azot anorganic - amoniac.

C. Cai de patrundere:

- prin porii învelisului - act pasiv prin transport selectiv determinat de diferenta de presiune os­motica si de activitatea unor enzime (permeaze) cu rol de sisteme de transport;

- cele cu molecula mare sunt degradate de exoenzime si reduse dimeesional si structural.

Metabolismul bacterian

- Reactii catabolice - procurarea sau producerea de energie cu sau fara crearea de rezerve energetice; rezulta energie si hidrogen necesar proceselor respiratorii (metabolism nergetic);

- Reactii anabolice - biosinteza constituentilor celulari, cresterea si reproducerea bacteriei;

- Reactii amfibolice - servesc ambele cai ale metabolismului.

Catabolismul: descompunerea enzimatica a surselor energetice, prin mecanisme de oxidare - reducere, în trei faze:

- Faza 1:

- desfacerea macromoleculelor în unitatile lor constitutive;

- se elibereaza o cantitate de energie minima.

Faza

- degradare incompleta cu producere de intermediari;

- se elibereaza 1/3 din energia totala a substraturilor initiale.

Faza

- produsii intermediari sunt degradati în cadrul ciclului aci­zilor tricarboxilici, cu eliberare maxima de energie

Anabolismul

Substantele preluate din mediu împreuna cu produsii rezultati din catabolism, sunt preluati sub forma de precursori si introdusi în filiera reactiilor anabolice sub actiunea reactiilor biosintetizante (nasterea constituentilor celulari sub determinismul codificarii genetice).

Prin aminare directa sau transaminare are loc biosinteza aminoacizilor.

Metabolismul energetic

Respiratia

Bacteriile îsi procura energia necesara proceselor vitale printr-un sir de procese de oxidare si de reducere (preluarea hidrogenului rezultat din diferite reactii catabolice prin intermediul unei dehidrogenaze si cedarea catre un acceptor, care poate fi oxigenul sau o alta substanta).

a. Tipul aerob - folosirea oxigenului ca acceptor de hidrogen. În etapele intermediare intervin citocromii si citocromoxidazele;

b. Subtipul strict aerob - bacterii carora le lipsesc enzimele necesare respiratiei anaerobe (Mycobacterium tuberculosis, Bacillus species);

c. Tipul anaerob - bacteriile care utilizeaza alt acceptor de hidrogen decât oxigenul, care poate fi un compus organic sau anorganic;

d. Subtipul strict anaerob - bacterii pentru care oxigenul este toxic (C. tetani, botulinum si Fusobacterium necrophorum);

e. Subtipul microaerofil - au nevoie de oxigen în proportie mica fata de cea existenta în atmosfera;

f. Tipul aerob-anaerob facultativ-determinat de posibilitatea folosirii ambelor mecanisme respiratorii.

Cresterea si multiplicarea bacteriilor

Cresterea bacteriilor.

Cresterea

- la o singura extremitate a celulei;

- la .ambele extremitati;

- în vecinatatea constituirii viitorului sept de diviziune;

prin intusus depunerea de substanta noua);

- prin depunerea materialului nou în zona periferica a celulei (limitrof învelisului).

Multiplicarea

Forme de multiplicare

- prin diviziune directa sau sciziparitate (la anumite forme , multiplicarea prin corpi elementari - micoplasme si înmugurire la unele bacterii fotosintetizante;

- Multiplicarea prin diviziune directa sau simpla (sciziparitate). Divizarea în doua celule fiice (bacteria ajunsa la maturitate cu modi­ficari ale materialului nuclear):

a. diviziunea prin strangulare (invaginare concomitenta a membranei cât si a peretelui celular) la bacterii apartinând tipului S;

b. diviziunea prin sept transversal (invaginarea numai a membranei) la bacteriile tip R.

- Multiplicarea prin corpi elementari - la Chlamidii.

- Multiplicarea prin ramificare si înmugurire - la Actinomicete;

- multiplicarea prin spor - la Actinomicete (ciuperci)

Dinamica multiplicarii bacteriilor in/pe mediile de cultura

- În medii lichide:

Faza:

1. de adaptare sau de latenta (dureaza 2 ore);

2. de multiplicare exponentiala sau logaritmica - celulele bacteriene se divid activ. Factorii ce influenteaza multiplicare sunt: temperatura(37°C), pH (alcalin 7-8 ) .prezenta substantelor nutritive gradul de aerare a mediului. Durata acestei faze este de 6-24 ore.

3. faza stationara (când se realizeaza o anumita concentratie de celule bacteriene(3 x 10⁷ si 3 x 10⁹).

4. faza de declin - bacteriile mor datorita epuizarii mediului în substante nutritive si datorita acumularii de metaboliti toxici în mediu.

- În medii solide:

1. colonia izolata - o aglomerare de celule.

2. gazonul sau pânza - însamântari abundente (fenomenul de roire)

Caracterele culturale

Expresia morfologica a modului de dezvoltare a bacteriilor data de aspectul maselor bacteriene sau consecutive modificarii aspectului mediului în urma activitatii fiziologice a bacteriilor.

MORFOLOGIA sI BIOLOGIA SPORULUI BACTERIAN

Sporogeneza

Pregatirea celulei pentru procesul de sporogeneza:

- contopirea materialului nuclear într-o singura masa cromatica;

- segmentarea si reorganizarea acesteia prin recombinare rezultând doi cromozomi distincti, normarea presporului;

- constituirea septului transversal în urma invaginarii membranei citoplasmatice care separa cei doi cromozomi;

- evolutia pe doua cai diferite a celor doua segmente celulare;

- presporul îsi mareste gradul de refrigerenta si opaci­tate fota de lumina;

- sporangiul reprezentând restul ceIulei vegetative, pas­treaza caracteristicile acesteia.

Maturarea sporului:

- morfogeneza învelisurilor sporale;

- aparitia unor compusi chimici specifici sporului;

- reduce re a activitatii metabolice;

- dobândirea rezistentei la caldura si la alti factori chimici si fizici.

Constantele morfologice si fizice ale sporului:

- forma ovala;

- dimensiuni:

m lungime;

m diametru transversal

- volum mai redus fata de celula vegetativa

Structura sporului:

- inima sporului:

- sporoplasma;

- nucleoplasma.

- membrana interna

- cortexul

- învelisul extern

- exosporiumul

- apendicii

- corpii parasporali

Genomul - totalitatea materialului genetic nuclear.

Plasmidele:

- materialul genetic extranuclear.

Clasificare:

- dupa capacitatea de integrare în cromozom:

- propriuzise (neintegrabile);

- cu functii epizomale (integrabile);

- dupa posibilitatea de transferare de la o bacterie la alta prin conjugare:

- neconjugative sau criptice

- conjugative ( conjugoni)

Tipuri de plasmidee:

- Plasmidele F:

- F^Ż - lipsite de F;

- F⁺- cu F în faza plasmidica

- Hfr - cu F în faza epizomala

- F' - cu F în faza plasmidica

- Plasmidele R (de rezistenta) cu trei ansambluri :

-factorul RTF;

- replicatorul;

- determinantii R (rezistenta la antibiotice).

Plasmidele Col-colicinogenie si bacteriocinogenie

Genomul fagic integrat - încorporarea reversibila a genomului viral în genomul celulei gazda.

Raporturile anatomice între spor si sporangiu

- asezarea sporului de-a lungul axului longitudinal permite o diferentiere în sporul central, subterminal, terminal, lateral;

- forme de bacil nedoformat, de lamâie, de sticla de lampa, de ra­cheta de tenis sau ac cu gamalie, asimetrica - excentrica pe o singura lat.

Particularitatile biochimice fiziologice si biologice ale sporului.

Biochimice: termostabilitatea enzimelor.

Fiziologice: au intensitate scazuta.

Biologice:

- termorezistenta, conditionata de specia bacteriana;

- conditiile de mediu;

- rezistenta la uscaciune (remarcabila);

- rezistenta la factorii chimici (mare).

Germinarea sporului:

- initierea germinarii - sporul creste în volum, absoarbe apa si îsi pierd însusirile.

- cresterea postgerminativa - redobândirea însusirilor caracteristicilor celulei vegetative.

ELEMENTE DE GENETICA BACTERIANĂ

Compozitia chimca si functiile

Materialului genetic ale bacteriilor

Compozitia moleculara a materialului genetic

- o pentoza;

- o baza azotata - purinica sau pirimidinica;

- un radical fosforic;

prin a caror combinare rezulta: nucleozidul, nucleotidul, lantul sau catena de acid nucleic si dublu catena sau dublul helix (legaturi realizate prin punti de hidrogen).

Unitati functionale ale materialului genetic la bacterii

- Gena - determina sinteza unei proteine, cu urmatoarele unitati infragenice:

- cistronul;

- mutonul;

- operonul.

Variabilitatea la microorganisme si mecanismele ei.

Variatii fenotipice:

- sub actiunea factorilor de mediu care act,ca inductori sau corepresori (subst. din mediul de cultura, temperatura de cultivare);

- capsologeneza la B. anthracis are loc numai în organism sau în prezenta substantele proprii organismului;

- sporogeneza la aceeasi specie este conditionata de temperatu­ra între 18-40⁰C.

- productia de pigment la Serratia marcescens se face sub 37⁰C.

- sinteza cililor la Lis. monocytogenes si Yersinia pseudotuberculosis are loc la 2o-25⁰C si este inhibata la 37⁰C.

- sinteza enzimelor codificate de operonul lac (beta galactozidazei) este conditionata de prezenta lactozei în mediul de cultura.

Variatii genotipice: - modificari în structura materialului genetic (sunt stabile si se transmit ereditar) determinate de mutatiile si recombinarile genetice).

Mutatiile - alterari material genetic prin modificari ale numarul sau secventei bazelor azotate din ADN. Erori de transcriere a in­formatiei genetice de pe catena complementara în cursul replicarii semiconservative a ADN.

Substitutia unei baze cu alta este de doua feluri:

- tranzitia (înlocuire purina cu purina sau pirimidina cu pirimidina);

- transversia (înlocuire baza purinica cu pirimidinica);

Deletia - suprimarea unei baze sau a unui bloc de baze.

Insertia sau aditia unui bloc de baze sau a unei baze.

Inversarea succesiunii bazelor.

Substratul molecular reprezinta o unitate de mutatie sau un muton iar mutatia se numeste mutatie punctiforma.

Caracterele mutatiilor:

- Aparitia spontana (independenta de factorii de mediu) demonstrata prin: Testul fluctuatiei si Testul Catifelei.

- Transmiterea ereditara

- Rata constanta (1 din 10⁵   - 10⁹)

Clasificarea mutatiilor

- Dupa modul de aparitie:

Spontene - naturale  

- Induse - experimentale:

- chimici;

- factori fizici.

- Dupa marimea segmentului de material genetic alterat-procesul mutagen poate afecta una sau mai multe gene:

- la nivelul unei singure gene(muzoni);

- la nivelul mai multor gene.

- Dupa functia genelor la nivelul carora au loc mutatiile:

- structurale;

- de control;

- cu rol de semnal în replicare seu transcriere;

- cu functie neclarificata.

- Dupa sens,mutatii înainte si înapoi:

- foreward - apare un caracter inexistent la tipul salbatic;

- back - revenire la tipul salbatec.

- Dupa posibilitatea exprimarii fenotipice:

- mutatii imperceptibile;

- mutatii perceptibile;

- mutatii letale

- În functie de caracterul fenotipic afectat:

- mutatii ale caracterelor morfologice;

- mutatii metabolice sau biochimice;

- mutatii în structura antigenica;

- mutatii ale patogenitatii care poate fi:

- atenuata;

- exacerbata.

- mutatii privind rezistenta la agenti inhibitori.

Recobinarile genetice - transfer material genetic de la o celula bacteriana la alta, deosebit de procesele sexuale prin:

- absenta unei veritabile fuziuni a genomurilor si celulelor

- caracterul undirectional al transferului;

- contributia inegala a celor doua celule implicate.

I. Transformarea : transfer de material genetic de la o celula donatoare (eliberat prin autoliza sau extractie chimica) catre o celula re­ceptoare (prin penetrarea învelisului acesteia)..

Conditii:

- ADN transformant sa fie dublu catenar, cu configuratie ciclica covalent închisa, masa minima 1 - 5 x 10⁶ daltoni.

- competenta de a permite acceasul ireversibil ADN transformant

Etapele:

fixare fragment ADN exogen pe celula receptoare;

- patrunderea în celula a fragmentului ADN;

- legarea ADN exogen de ADN endogen prin interactiuni ionice;

- integrarea ireversibila a ADN transformant prin recombinare a segmentului de ADN transferat.

- replicarea materialului genetic integrat odata cu ma­terialul genetic propriu, transmiterea ereditara a informatiei genetice.

II. Transductia: transfer de material genetic prin intermediul unui bacteriofag.

Etapele:

- infectarea celulei donatoare cu virusul bacteriofag;

- virusul preia un fragment de ADN din genomul celulei gazda;

- eliberarea fagului transductor prin liza celulei donatoare;

- infectarea celulei bacteriene receptoare cu fagul transductor;

- incorporarea fragmentului de ADN preluat de fag de la donatoare în genomul celulei receptoare.

1. Transductia generalizata: posibilitatea transducerii oricaror markeri din donor fara lizogenizarea transductantilor.

2. Transductia specializata: provenienta fagului transductor dintr-o tulpina lizogena (plusul de adn preluat din cel. donatoare nu înlocuieste nici o secventa din genomul fagic).

III. Conjugarea_{: :}transfer de material genetic printr-un pil sexual, realizat printr-un contact direct între cele doua celule.

Bazele genetice si morfologice ale fenomenului de conjugare

Capacitatea unei celule de a transfera material genetic se datoreaza prezentei în celula a Plasmidei F, care confera celulei niste calitati de donor (celula F⁺ sau mascula).

- determina sinteza unui antigen la suprafata celulei, care fa­vorizeaza contactul;

- codifica prin genele "tra" sinteza pililor sexuali, organite celulare prin care se realizeaza efectiv transferul de material genetic.

Tipurile de conjugare:

1. Conjugarea de la bacterii F⁺ catre bacterii F^Ż (transferul fac­torului F ca atare de la donor la acceptor). Creste numarul celulelor F⁺ în de­favoarea celulelor F^Ż . În aceasta forma nu se transfera niciodata material cromozomal.

2. Conjugarea de la bacterii Hfr (high frequency of recombinant) catre F^Ż (recombinare de înalta frecventa) presupune integrarea prea­labila a factorului Fîn cromozomul celulei (calitatea de supermascul a celulei). Exista 10 - 12 pozitii posibile pe cromozom unde factorul F poate fi in­tegrat, starea sa integrata deosebindu-se de cea plasmidica prin:

- absenta capacitatii de replicare autonoma;

lipsa sensibilitatii fata de acridin-oranj (inhiba activitatea F);

- caracterul sincron si dependent al replicarii factorului F de replicarea cromozomului.

Etapele:

- deschiderea inelului cromozomic si trecerea de la o configu­ratie ciclica la una lineara;

- transferul materialului cromozomial catre celula F^Ż.

- oprirea procesului de transfer se poate face prin:

- transferarea cromozomului în întregime;

- transmiterea partiala a cromozomului.

3. Conjugarea de la bacterii F la bacterii F^Ż(sexductia) consta în transferul factorului F , care contine un numar variabil de gene cromozomiale. Consecutiv transferului unui factor F' ; celula receptoare F^Ż, dobândeste nu numai calitatea de F⁺ prin primirea factorului de sex ci si determinanti cromozomici integrati în acesta, celula receptoare capatând astfel si calitati de Hfr.