Microbiologie Master: Biotehnologii avansate

1. Microbiologie Master: Biotehnologii avansate

2. Definiţii • Microbiologia = ştiinţa care se ocupă cu studiul microorganismelor. • Microorganism = organism unicelular care poate fi pus în evidenţănumai cu ajutorul microscopului optic sau electronic.

3. Istoric • sute de ani existenţa microbilor a fost bănuită dar prezenţa lor a putut fi documentată doar odată cu apariţia microscopului;

4. Istoric 1665 Robert Hooke, un tânăr cercetător englez, a fost primul care a văzut şi descris fungii cu ajutorul unui microscop rudimentar.

5. Istoric În 1673 Antonius van Leeuwenhoek, cercetător olandez, a observat primele microorganisme tot la un microscop propriu, rudimentar. Este considerat “părintele microbiologiei”

6. Istoric Desenele cu „animalculi” publicate la Londra în 1784 au zdruncinat lumea ştiinţifică de atunci. A fost pentru prima dată când bacteriile au putut fi „văzute”.

8. Teoria generaţiei spontane sau a heterogeniei Francesco Redi, un filosof italian, a arătat că „viermii” nu se nasc spontan din carne, ci din ouăle depuse de muşte.

9. Teoria generaţiei spontane John Needham, un preot englez, susţinea că moleculele inerte din lichidele biologice se pot grupa formând “animalculi” Lazaro Spallanzani, în 1765, a demonstrat că un bulion fiert, lăsat în contact cu aerul, după câteva zile se tulbură, dar rămâne limpede dacă balonul este închis…… Disputele, experimentele, au continuat pănă la experimentul lui Rober Koch. Biblio: pg 1-3, Microbiologie medicală, D Buiuc (ed), 2003, Editura “Gr. T. Popa” Iaşi

10. Combaterea teoria generaţiei spontane În 1859 chimistul francez Louis Pasteur discreditează definitiv această teorie prin conceperea balonului cu „gât de lebădă” în care aerul nu avea acces şi bulionul fiert putea fi păstrat indefinit fără ca în el să se devolte microorganisme.

11. Combaterea teoriei generaţiei spontane

12. Istoric • Consecinţele acestor experimente au fost: • imaginarea primului mediu de cultură pentru bacterii – bulionul de carne- folosit şi astăzi; • elaborarea unor metode simple de dezinfecţie (distrugerea tuturor microorganismelor dar nu şi a sporilor); • introducerea conceptului manipulării aseptice a obiectelor, produselor patologice, etc. (la adăpost de microorganisme);

13. Intemeietorii microbiologiei: • Luis Pasteur (1822-1895) • Pune bazele sterilizării şi metodicii lucrului aseptic. • Descoperă natura microbiană a proceselor de fermentare anormală a vinului. • Face legatura între “bolile vinului” şi unele boli infecto-contagioase la animale şi om. • Descoperă numeroşi agenţi etiologici ai acestora. • Realizează vaccinuri prin inactivarea sau atenuarea patogenităţii unor microorganisme (rabie, antrax, holera găinilor).

14. Istoric În 1776,Edward Jenner, medic englez, realizează prima vaccinare experimentală împotriva variolei. In prezent, variola este singura boală infeţioasă eradicată.

15. Istoric În 1841, cu 30 de ani înainte de formularea teoriei germenilor, Ignaz Semmelweis introduce pentru prima dată în lume „spălatul pe mâini” şi folosirea halatelor curate în maternitatea pe care a condus-ola Viena (prima aplicaţie practică a antisepsiei).

17. Teoria germenilor Începănd cu 1870 Robert Koch, medic german, a evidenţiat agentul etiologic al antraxului, holereişi tuberculozei; Publică în 1876 rezultatele experimenteloro care au stat la baza formulării “postulatelor lui Koch”

18. Robert Koch (1843-1910) • A examinat microorganismele în preparate fixate prin caldură şi colorate cu coloranţi bazici. • A introdus mediile solide în practica diagnosticului microbiologic. • A reprodus experimental boli infecţioase prin inocularea agentului etiologic la animale de laborator.

19. Robert Koch • A descris secvenţe experimentale pentru susţinerea relaţiei cauzale între un microorganism şi manifestările de boală (postulatele lui Koch): • microorganismul care a determinat boala este depistat la toţi bolnavii iar distribuţia în organism corespunde leziunilor caracteristice bolii; - Conseciţne practice • microorganismul care a determinat boala poate fi izolat în cultură pură şi subcultivat pentru a fi studiat; - Conseciţne practice • cultura pură inoculată la un animal receptiv reproduce boala cu leziuni specifice de unde poate fi reizolat. - Conseciţne practice, excepţii

20. Istoric Chirurgul englez Joseph Lister a folosit principiile antiseptizării şi asepsiei şi a redus, în 1860, la 15% mortali-tatea datorată interven-ţiilor chirurgicale.

21. Alte descoperiri importante: 1884 - Cristian Gram dezvoltă o metodă de colorare şi diferenţiere a bacteriilor; 1887 - Petri realizează plăcile Petri; 1892 - Ivanovski descoperă virusurile; 1910 - Paul Ehrlich descoperă „salvarsanul” – primul chimioterapic folosit în terapia sifilisului;

22. Alte descoperiri 1928 Alexander Fleming descoperă penicilina; 1977 Gilbert şi Sanger secvenţializează ADN-ul; 1983 Mullis pune bazele reacţiei de amplificare genică (PCR); 1983 Luc Montaigner şi Robert Gallo (1984) descoperă HIV; Microbiologi români: Victor Babeş (co-autor la primul tratat de bacteriologie) şi Ion Cantacuzino (creatorul Şcolii de microbiologie în România).

23. Lumea microorganismelor • Microorganisme cu structură celulară: • Eucariote (regnulEucaryota), constituite din celule cu structură evoluată: fungi şi protozoare; • Procariote (regnul Procaryotae), constituite din celule cu structură primitivă: bacterii şi alge albastre-verzi. • Entităţi acelulare, la limita viului: virusuri (strict parazite intracelular).

24. Clasificarea bacteriilor Clasificarea fenotipică; Clasificarea analitică; Clasificarea genotipică; Taxonomie: clasificarea sistematică a bacteriilor în grupe ordonate.

25. Clasificarea fenotipică • După afinitatea tinctorială: • Gram pozitive; • Gram negative; • După formă: • Sferice sau ovalare – coci; • Alungite – bacili; • Virgulă – vibrioni; • Spiralate – spirochete;

26. Coloratia Gram

29. Stafilococi: microscopie

30. Neisseria – frotiu Gram

31. Bacili Gram – pozitiv, sporulaţi, spor sferic, situat terminal

32. Bacili Gram- negativ

33. Clasificarea fenotipică • După caracterele de cultură: • Hemoliza, pigmentogeneza, forma, mărimea coloniilor, mirosul degajat de o cultură, etc.; • După prezenţa sau absenţa unor markeri biochimici specifici. • Serotipare: anticorpii formaţi faţă de antigenele bacteriene unice pot fi folosiţi pentru identificarea lor. • După comportamentul faţă de antibiotice (patern de rezistenţă).

34. Clasificarea analitică Regn – ordin – familie – gen- specie – subspecie. Ex. Ordin: Eubacteriales Ex. Familie: Enterobacteriaceae Ex. Gen: Escherihia Ex. Specie: Escherihia coli Ex. Specie: Fusobacterium nucleatum subsp. nucleatum

35. Clasificarea genotipică • Analiza materialului genetic: • Raportul guanină – citozină • Hibridizarea ADN • Analiza secvenţelor nucleotidice • Analiza plasmidelor • Ribotipare (analiza fragmentului ARN-16S, de la nivelul subunităţii 30S aribozomilor ) • Analiza ADN-ului cromosomal.

36. Lumea microorganismelor Bacteriile au dimensiuni cuprinse între 1 şi 10 μm şi sunt observate la microscopul optic.

37. Structura celulei bacteriene • Structuri constante • material nuclear sau nucleoid • citoplasmă • membrană citoplasmatică • perete celular • Structuri facultative • glicocalix • flageli • pili comuni (fimbrii) şi pili sexuali • endospor

38. Structura celulei bacteriene -schematic

39. STRUCTURA BACTERIILOR

40. 28.02

41. STRUCTURI ESENTIALE: • Materialul nuclear • Citoplasma • Membrana citoplasmatica • Peretele bacterian (exceptie: Mollicutes - Mycoplasma)

42. Material nuclear • echivalentul nucleului celulelor eucariote, fără membrană nucleară şi nucleol; • moleculă circulară unică de ADN (1000-2000 µm) cu structură bicatenară complementară şi antiparalelă; • pentru a ocupa un spaţiu cât mai redus, dublul helix este rulat în sens negativ sub efectul ADN-girazei; • unele bacterii au în citoplasmă plasmide, molecule mici, circulare de ADN, care conferă avantaje selective (e.g. rezistenţa la antibiotice, producerea de toxine, saualți factori de virulență/patogenitateetc.); plasmidele repre-zintă informaţie genetică extracromozomală.

44. Material nuclear • funcţii: • reprezintă suportul genetic al caracterelor ereditare; • transmite informaţia genetică la celulele fiice prin autoreplicare; • transmite informaţia către ribozomi prin heteroreplicare;

45. Cromozomul bacterianşi plasmidele

46. STRUCTURI ESENTIALE: • Materialul nuclear • Citoplasma • Membrana citoplasmatica • Peretele bacterian (exceptie: Mollicutes)

47. Citoplasma • hidrogel coloidal care prezintă: • o fază dispersantă ce conţine apă, substanţe organice şi săruri anorganice; • o fază dispersată reprezentată de: • ribozomi, mai mici decât la celulele eucariote (50S şi 30S), sediul sintezelor proteice; • incluzii, acumulări de substanţe organice sau anorganice prezente la unele bacterii (reprezintă depozite de nutrienţi; pot avea carcater taxonomic – e.g. granulaţiile de volutină prezente la Corynebacterium diphteriae).

48. Ribozomii

49. Ribozomii

50. Sintetizarea proteinelor