BACTERII SULFAT - REDUCATOAREDefinitieBacteriile sulfat reducatoare sunt bacterii chimioautotrofe anaerobe cu organizare celulara caracterizata prin faptul ca nu au un nucleu adevarat, ci doar un echivalent al acestuia, fara membrana nucleara, numit nucleotid, format dintr-un singur cromozom, alcatuit din ADN bicatenar circular si sunt raspandite in sol, ape dulci si sarate, namoluri. 2.Raspandirea in naturaBacteriile sulfat reducatoare sunt larg raspandite in mediile acvatice si terestre anaerobe. Ele suporta variatii mari de frig, caldura, salinitate si presiune. Aceste bacterii au fost izolate in minele de sulf si sondale de petrol de la adancimi de peste 4.000 metri sau din sedimentele marine situate pana la 10.000 metri adancime. Aceste tulpini pot fi cultivate la 65o 85oC si chiar la 104oC si presiuni de 1.000 atmosfere. Traiesc in sol si ape termale sulfuroase.3.Rolul in naturain activitatile realizate de microorganisme procesul sulfato reduceri are rol deosebit, datorita modificarilor profunde pe care le poate imprima ecosistemului. Degajarea hidrogenului sulfurat cauzeaza adesea schimbari importante in raportul gazelor dizolvate, ducand la aparitia unor microorganisme strict adaptate la viata anaeroba.in apa lacului Izvorul Muntelui germenii sulfato reducatori se intalnesc foarte rar si in numar neansemnat, situatie de altfel normala bazinelor oligotrofe si mezotrofe. Aceasta se datoreaza atat unei concentratii normale de sulfati (zeci de miligrame/litru) cat si conditiilor bune de oxidare. in sedimente, in schimb, sulfato reducatorii se dezvolta mult mai bine, numarul lor fiind aici de zeci si sute de germeni/g mal.in ceea ce priveste raspandirea acestor bacterii in diferite sectoare ale lacului ea este oarecum uniforma, in sensul ca atat in zonele superioare cat si inferioare valorile cantitative se incadreaza intre aceleiasi limite. Se poate aprecia, de asemenea, ca evolutia lunara a numarului de germeni sulfato reducatori nu reflecta modificarile sezonale de ansamblu ale ecosistemului, supus evolutiei anuale a climatului regiunii, valori ridicate si coborate ale concentratiei acestor bacterii intalnindu-se atat in perioada calda cat si in cea rece.Ca rezultat al procesului sulfato reducerii ar putea sa se acumuleze, in apropierea sedimentelor, cantitati variabile de hidrogen sulfurat. in analizele hidrochimice efectuate pana in prezent nu s-au depistat inca urme de H2S ci doar o reducere pronuntata a concentratiei oxigenului in startele profunde ale apei, concentratie care poate cobora uneori sub 2 mg/l oxigen. in sedimente insa, are loc, indiscutabil, o degajare de hidrogen sulfurat; fenomenul este confirmat de intercalatiile de culoare alba cenusie care apar in grosimea sedimentelor si care reprezinta sulfura de fier formata prin oxidarea hidrogenului sulfurat degajat de sulfato reducatori.Bacteriile sulfat reducatoare au rol important in coroziunea conductelor si blocarea acestora, a sistemelor de incalzire si a structurilor subacvatice. Bacteriile sulfat reducatoare sunt asociate cu poluarea apelor (miros dezagreabil determinat de acumularea H2S si innegrirea apelor datorita precipitarii sulfurii de fier). in asociatie cu bacterii metanogene, bacteriile din genul Desulfovibrio pot produce acetat, cu rol de precursor al metanului. 4.Caracteristici morfologiceCaracterele morfologice se refera la aspectul exterior al bacteriilor. Fiind organisme unicelulare individul este reprezentat de o singura celula, morfologia referindu-se la aspectele externe ale celulei si anume la forma si marime.Bacteriile sulfato reducatoare apartin ordinului Spirillales, familia Vibrionaceae. Genul respectiv cu cele mai multe specii implicate si in coroziune este Desulfovibrio. Sunt bacterii nesoporulate, speciile deosebindu-se prin capacitatea de a dehidrogena diferiti comusi organici si prin toleranta diferita fata de temperatura si salinitate.Desulfovibrio desulfuricans, este o specie caracteristica, care se prezinta sub forma de bacili cu o lungime de 3 4 si 0,5 diametru, usor curbati, izolati sau in lanturi scurte. in afara de aceste bacterii, s-a mai descris inca o serie de forme: Microspira aestuaria, Vibrio Thermodesulfuricansetc. Celulele batrane sunt negre datorita acumularii de sulfura ferica precipitata. Marimea acestor bacterii este de 25 . Marimea este controlata genetic, dar influentata de factorii de mediu. Marimea bacteriilor permite calcularea greutatii lor specifice, a suprafetei celulare, a volumului si a masei, marimii care sunt utilizate frecvent in microbiologia acvatica in vederea stabilirii aportului microbiotei la circuitul materiei in bazinele acvatice.Greutatea specifica oscileaza la bacteriile acvatice intre 1,07 1,3, fiind dependente de compozitia lor chimica.Volumul celulei este dependent de specie. 5.Structura celularaStructura se refera al alcatuirea interna a celulei. Bacteriile prezinta o structura celulara de tip procariot. Fiind indivizi, celula contine organite celulare care au diferite structuri si indeplinesc toate functiile necesare supravietuirii si perpetuarii individului. Astfel in celula exista unele structuri obligatorii (nucleoid, citoplasma, membrana citoplasmatica, perete celular etc.). Peretele celular are rol in asigurarea formei si rigiditatii celulei, cat si a carcterelor de colorare diferentiala a bacteriilor. Este raspunzator de structura antigenica a bacteriilor, determinand declansarea unei reactii de aparare a organismelor parazite.Peretele celular este alcatuit din doua straturi:-stratul bazal in partea din interior, care are o structura comuna tuturor bactariilor. Este format dintr-un peptidoglican (mureina), care este un compus macromolecular heteropolimer format din fibre polizaharidice, unite prin punti peptidice. Acest strat sigura rigiditatea. El constituie 80 90 % din greutatea peretelui celular. Mureina este alcatuita din molecule lungi, asazate paralel, legate prin punti polipaptidice, avand structura de retea care inconjoara protoplastul, asigurandu-i forma.-stratul specific situat spre exterior, este diferentiat de grupe de bacterii si confera acestora proprietati tinctoriale diferite. Comportamentul diferentiat la colorare se explica prin structura diferita a acestui strat.Desulfovibrio desulfuricans fiind bacterii Gram nagativa, au un strat subtire, de 10 mm, format dintr-un singur substrat, dar care are o structura mai complexa. Foloseste hidrogenul din subsatntele organice, reduce sulfatii, sulfitii si tiofosulfatii la H2S. in compozitia sa intra un macropolimer de natura polizaharidica format din fosfolipide si lipoproteine. El formeaza un complex peptodoglican lipoproteina. Dintre compusii stratului extern cel mai important este lipopolizaharidul, care este un constituent termostabil, care confera acestor bacterii si caracterele endotoxice si de patogenitate.Genul Desulfomaculum cuprinde bactrii sporulate, strict anaerobe, care se prezinta sub forma de bacili mobili de 3 6 lungime. Membrana citoplasmatica, acopera de jur imprejur citoplasma celulara. Ea este detasata de peretele celular.La microscopul electronic apare ca o formtiune triplu stratificata. Este alcatuita din 75 % fosfolipide care formeaza o retea macromoleculara in care se gasesc 25 % proteine globulare. Membrana celulara are rol de a delimita spatiul intercelular, compartimentandu-l ca o structura vie. Ea este implicata in multe procese celulare. Functioneaza ca o bariera osmotica a celulei, fiind semipermeabila. Ea realizeaza o reglare a schimbului de substante intre mediul de cultura si celula. La nivelul ei sunt localizate si enzime de tipul permezelor, hidrolazelor si fosfatolazelor care ii confera rol de transport. Participa la formarea si eliminarea enzimelor si a exotoxinelor. Are rol in procesul de oxido reducere al celulei, la nivelul ei fiind localizate majoritatea enzimelor respiratorii. Intervine in sinteza peretelui celular. Mezozomii se formeaza prin invaginarea membranei celulare. Are rol in replicarea ADN-ului si in (distributia) materialului genetic in timpul diviziunii celulare, fiind echivalentii fusului de diviziune din celulele eucariote. Sunt deasemenea sediul enzimelor din ciclul energetic al celulei fiind echivalentul mitocondriilor din celulelel eucariote.Citoplasma reprezinta continutul celular format dintr-un sistem coloidal complex, in care sunt dizolvate substante organice si anorganice cu rol in metabolismul celular. Ea formeaza matricea celulara. Nu prezinta organizare definitiva ca in cazul celulei eucariote. Aspectul ei este stabil in functie de varsta celulei si de conditiile de mediu. La celulele tinere si in conditii normale de dezvoltare, citoplasma adera la peretele celular si se prezinta ca o masa densa omogena si intens colorabila. La celulelel batrane citoplasma isi pierde afinitatea tinctoriala, se retracta indepartandu-se de peretele celular. Citoplasma contine toti constituenti celulari interni.Nucleoidul are o orgnizare primitiva el nefiind separat de citoplasma printr-o membrana celulara. Materialul nuclear este format dintr-un singur cromozom, in structura caruia intra o molecula gigantica de ADN bicatenar circulara cu o lungime de 1400 , care contine circa 100 de gene, care conditioneaza intreaga activitate a celulei si legat de membrana citoplasmatica prin cromozom. Nucleoidul nu sufera modificari de tip miditic in timpul diviziunii.Ribozomii sunt corpusculi alcatuiti din ARN structurat cu proteine, de forma caracteristica. Ei sunt responsabili de sinteza proteica intermoleculara. in acest proces, ribozomii individuli au tendinta de a se grupa in siruri liniare pentu a forma polisomi de-a lungul filamentelor de ARNm.Aparatul fotosintetic este reprezentat de intregul complex de structuri membranoase si particulate, care participa in procesul de conversie a energiei luminoase in energie chimica. Spre deosebire de eucariote, unde aparatul fotosintetic este localizat intr-o structura bine delimitata (cloroplastele), la procariote, este localizat in invaginarile plasmatice care au diferite forme. Incluziunile sunt formatiuni structurale inerte care apar in citoplasma. Pot fi constituite de lipide, glicogen, glucoza, granule de polifosfati si diferite metale. Ele apar la sfarsitul perioadei de crestere. Prezenta si ambundenta lor variaza in functie de conditiile de mediu. Ele sunt structuri legate de activitatea metabolica a celulei, reprezentand in cele mai multe cazuri materiale de rezerva pentru celula. in functie de compozitia lor chimica pot fi polimeri organici (glicogen, amidon), polimeri anorganici (granule de volutina, care constituie o rezerva de fosfor si energie intracelulara), incluziuni anorganice simple (granule de calciu, sulf coloidal, glucoza).Vacuolele sunt formatiuni sferice, mai putin refrigente decat citoplasma, care apar in celula bacteriana in perioada ei de crestere activa. Cilii sau flagelii sunt apendice filamentoase, unice sau multiple, flexibile cu o lungime de 5 25 , care repeazinta organe de locomotie caracteristice procariotelor, ele conferind mobilitate celulei. Filamentul flagelului este pus in miscare de o formatiune speciala numita corpuscul bazal, care se roteste ca o elice propulsand celula.Compozitia chimicaCopozitia chimica a celulei bacteriene este formata din substante organice si anorganice specifice celulelor vii. Acestea formeaza mai mult macromolecule.Apa libera reprezinta 75 85 % din masa celulara. Ea are rol in solubilizarea celorlalte substante si in circulatia lor. Este mediul de desfasurare a tuturor reactiilor entzimatice din metebolismul celulelor becteriene. Scaderea continutului de apa duce la micsorarea vitezei reactiilor metabolice si la cresterea proportionala a rezistentei termice a bacteriilor.Substantele organice sunt reprezentate de acizi nucleici (ADN 20 %, ARN 10 20 %), proteine 50 %, glucide - 25 %, lipide - 1 20 %.ADN-ul contine informatia genetica celulara, iar ARN-ul are rol de a transporta informatia genetica si a coordona sinteza proteica.Proteinele intra in structura organitelor celulare sau in constitutia enzimelor metabolice.Lipidele intra in structura membranelor si a citoplasmei.Enzimele sunt sintetizate in interiorul celulelor baceriene. Ele au rol de biocatalizatori specifici ai reactiilor enzimatice prin care bacteriile transforma substratul pe care se dezvolta. Majoritatea enzimelor actioneaza in interiorul celulei. Bacteriile pot sintetiza enzime care sunt eliminate in mediu catalizand aici tranformarea substratului.Sinteza enzimelor este indusa si coordonata genetic. Mediul extern poate interveni in acest proces. Enzimele constitutive, care sunt absolut necesare vietii celulei sunt sintetizate permanent indiferent de conditiile de mediu. Alte enzime sunt sintetizate in functie de nevoile celulare. Mediul poate induce sau reprima sinteza unor enzime, cat si cantitatea acestora in functie de compozitia substratului.Substantele minerale reprezinta 2 30 % din masa celulara. Ele sunt repezentate de P, K, Na, Ca, S, Cl, Fe, Mg, Cu, Zn, diferentiate cantitativ si compozitional in functie de specie si de starea de activitate metabolica a celulei. Substantele minerale au rol in permeabilitatea celulara, in reglarea presiunii osmotice intracelulare, in constitutia unor enzime si organite celulare. 6.Caractere fiziologiceNutritia este un complex de procese fiziologice fundamentale, prin care bacteriile metabolizeaza substratul nutritiv pentru asi asigura sinteza de constituenti celulari, echipamentul enzimatic, de reproducere, energia si alti produsi necesari metabolismuli.in procesul de nutritie, microorganismele folosesc din mediu diferite componente ale substratului nutritiv numite nutrienti, care ii sigura toate elementele chimice cu rol plastic, care servesc la formarea materiei vii (proteide, acize aminici, saruri amoniacale, glucide) sau energetic (glucide, lipide). Nutrientii sunt descompusi, in organism, eliberandu-se energia folosita in procesele vitale. Produsii de descompunere, rezultati in urma metabolismului, care nu mai sunt utili organismului, sunt eliminati in mediu.Prin nutritie bacteriile isi asigura deci necesarul de substante pentru sinteza de constituenti celulari si pentru obtinerea de energie necesara vietii.Specific nutritiei bacteriene este marea diversitate de substante care pot constitui substante nutritive. Aceste substante pot fi elemente chimice in stare moleculera (N, S, P, Fe) de natura anorganica (sulfati, sulfiti) sau organica (glucide lipide, proteine etc.), in functie de capacitatea genetica a bacteriilor de a sintetiza enzimele necesare transformarii acestor substante in constituenti metabolici.Tipul de nutritie al bacteriilor sulfat reducatoare face parte din tipul de nutritie al bacteriilor autotrofe, care sunt capabile sa stimuleze toti componentii celulari organici pornind de la compusii anorganici simpli, CO2 si carbonti. Ca sursa de azot folosesc substante anorganice. Ele folosesc o energie externa intrucat transformarea bioxidului de carbon este posibila numai prin folosirea unei surse de enegie straine. Organismele autotrofe, in functie de natura energiei folosite, pot fi fototrofe si chimiotrofe.a)Bacteriile fototrofe folosesc ca sursa de energie, energia radianta luminoasa pentru a produce materie organica si elibereaza oxigen. Ele au in compozitia lor pigmentii de tipul clorofilei, care pot realiza captarea energiei radiante in procesul de fotosinteza. Din aceasta grupa fac parte si bacteriile fotosintetizante (sulfobacterile verzi si purpurii, cianobacteriile). in celulele bacteriilor purpurii se gaseste un pigment special bacteriopurpurina, care prin oxidare da un compus asemanato clorofilei. Aceste bacterii folosesc in nutritie in special compusi anorganici din care isi sintetizeaza compusii organici.b)Bacteriile chimiotrofe isi procura energia prin reactii chimice de oxidare a diferitelor substante minerale sau organic. Bacteriile chimiotrofe oxideaza substante anoganice, si deci din aceasta grupa fac parte si sulfatobacteriile deoarece oxideaza sulful si derivatii sai.Eliberarea energiei pe cale chimica se relizeaza gradat, prin procese de dehidrogenare. Necesitatile nutritionale sunt de natura energetica, trofica si functionala. Nutrientii contin surse de energie, carbon, azot, oxigen, subtante mineral, factori de crestere si factori stimulatori. Ei trebuie sa fie sloubili si cu dimensiuni moleculare, care sa le permita trecerea prin porii peretelui celular si ai membranei citoplasmatice.Substantele cu molecule mari vor putea fi asimilate doar de acele microorgabisme care produc enzime extracelulare, care, eliminate in mediu, scindeaza aici compusii macromoleculari prin hidroliza la monomeri, care vor patrunde in celula. Biosinteza constituentilor celulari este conditionata deci de prezenta in mediu a unei surse adecavate de energie si a unor cantitati suficiente de compusi cu greutate moleculara mica, utilizati ca precursori sau ca materiale de constructie in biosinteze. Uneori acesti compusi sunt prezenti ca atare in mediu si microorganismele in dirijarea direct catre caile biosintetice. Cel mai adesea insa, mediul nu poate furniza intreaga gama de compusi neceari biosintezelor si ca urmare, ei trebuie preluati ca atare din mediu.Metabolismul reprezinta totelitatea reactiilor biochimice catalizate de echipamentul enzimatic propriu, prin care substratul din mediul extern este transformat, iar substantele eliberate sunt folosite fie dreprt constitenti celulari structurali, fie drept rezervoare pentru eliberarea de enrgie necesara intretinerii tuturor proceselor vitale ale celulei. Prin acest proces se degradeaza substantele nutritive cu molecula mare, patrunse in celula, in compusi cu molecule mai mici. Degradarea este asociata cu eliberarea treptata a energiei potentiale continuta in nutrinti. Metebolismul se defasoara pe cai metabolice a caor natura este conditionata ereditar, prin asigurarea echipamentului enzimatic propriu si prin capacitatea de a-si regla metabolimul in functie de conditiile oferite de mediu. Procesele metabolice de baza sunt catabolismul si anabolismul.1.Catabolismul cuprinde totalitatea reactiilor biochimice energetice, prin care are loc descompunerea nutrientilor cu molecule mari, patrunsi in mediu, in compusi cu molecule mai mici si eliberarea treptata a energiei potentiale, continua in nutrient. in urma poceului de catabolism rezulta: -produsi intemediari;-produsi finali principali sau secundari;-energie din care o parte este folosita in procesele de nabolism si alta este degajata in mediu ca energie calorica.2.Anabolismul reprezinta totalitatea reactiilor endergonice de biosinteza, prin care microorganismele, folosind molecule cu greutate moleculara mica si consumand energie, isi sintetizeaza compusii macromoleculari, care intra in structura compusilor celulari, contribuind la cresterea si reproducerea celulelor.Deci, in urma reaciilor anabolice, substratul nutritiv este transformat cu consum de energie in biomasa, in catalizatori enzimatici, substante de rezerva, in metaboliti primari si secundari.Mobilitatea bacteriilor este asigurata de cilii bacterieni care sunt organite speciale de locomotie celulara. La bacteriile flagelete deplasarea bacteriilr se face in mod diferentiet in functie de numarul si pozitia cililor. Viteza de deplasare a bacteriilor flagelate este foarte mare in raport cu marimea celulei.Unele bacterii sulfurose (Oscillatoria, Beggiatoa) sunt lipsite de cili si prezinta o mobilitete sub forma unor miscari de alunecare lenta pe substrat sau miscari de rostagolire, pendulare, rotatie sau ondulatorie. Patogenitatea este capacitatea unor bacterii de a provoca boli infectioase la plante, animale si om. Aceasta capacitate este dependenta de posibilitatea bacteriei de a patrunde si de a se multiplica in tesuturile organismului gazda. 7.Cresterea si multiplicarea. Curba de dezvoltare Metebolismul bacterian de tip teleonomic realizeaza prin mecanisme de reglare o aprovizionare continua si echilibrata a structurilor chimice, de la cele mai simple la cele mai complexe, pentru asigurarea vietii celulei. Celula are doar doua alternative fie cresterea si diviziunea ei, asigurand perpetuarea speciei careia apartine, fie moare.Bacteriile ca structuri unicelulare procariote, spre deosebire de formele superioare de organisme vii, nu au cicluri obigatorii de viata, care duc la diferentierea celulara. Procariotele se repoduc continuu ca celule identice, cu modificari caracteristice in perioada de diviziune.in conditii favorabile, dezvoltarea bacteriilor poate fi restrasa la analiza unei celule sau la studiul populatiilor de celulele similare care constituie cultura microbiana.Daca se urmareste celula, are loc o crestere continua pana ce toti constituentii ei ajung in cantitate dubla. Aceaste este urmata de inmultirea celulei, care se face prin deviziune celulara, prin sciziparitate sau fiziune binara, rezultand doua celule identice.La culturi in faza S, diviziunea are loc printr-o strangulare pe diametrul transversal, strangularea membranei citoplasmatice fiind urmata de cea a peretelui celular, pana la separarea celor doua celule fiice. Fiecare din acestea au cantitati egale din fiecare compus al celulei. Pentru culturile R se formeaza un sept transversal complet din membrana citoplasmatica si apoi intr-o faza ulterioara, celulele se despart prin aparitia peretelui celular si septul format de membrana citoplasmatica. Evenimentele ce au loc intre cele doua diviziuni celulare constituie ciclul celular. Ele sunt coordonarte de replicarea moleculei de ADN, cu care se initiaza ciclul celular si prin care se coordoneaza sinteza si activitatea enzimelor. Este de aceea posibil ca fals sa apara celule cu doua si chiar patru echivalenti nucleari, deoarece formarea septului de separare a celulelor este intarziat fata de replicarea ADN-ului.O celula ajunsa intr-un mediu favorabil se inmulteste pentru a da nastere unei culturi microbiene. Aceasta inmultire poate fi urmarita in special in medii lichide si apreciata prin:a) determinaterea numarului de celule bacteriene pe unitate de volum. Totalul celulelor poate fi calculat prin numararea directa in camere de numarare. Numarul celulelor viabile se determina prin insamantarea unui volum de cultura pe suprafata unui mediu solid. Numarul coloniilor dezvoltate exprima numarul celulelor vii, stiut fiind ca o colonie are la origine o singura celula;b) densitatea celulara care se realizeaza prin mai multe tehnici: calcularea greutatii uscate a bacteriilor, masurarea azotului sau a proteinelor din celulele dintr-un volum dat. Cea mai obisnuita metoda o constituie stabilirea densitatii optice cu ajutorul fotometrelor prin absorbtia luminii la o anumita lungime de unda, metoda care are avantajul ca poate inregistra continuu inmultirea bacteriilor.Dezvoltarea in timp a unei culturi in mediu lichid prin stabilirea la intervale de timp egale a numarului de celule vii sau a densitatii celulare poate fi inregistrata sub forma asa-numitei curbe de dezvoltare a culturii bacteriene. Aceasta curba este constituita sub forma semilongitudinala sub forma graficului. Pe aceasta curba se disting cele patru faze de dezvoltare principale si doua faze intermediare.Formula matematica ce sta la baza acestui grafic si care constituie legea de crestere a unei populatii este , adica viteza de crestere este proportionala cu masa substantei vii (M) printr-un factor K, numit constanta ratei de crestere. in realitate, K are o valoare constanta numai in perioada logaritmica.Analiza evenimentelor care apar in cursul dezvoltarii unei culturi microbiene ne arata urmatoarele:Faza de latenta (lag.): celulele insamantate intr-un mediu lichid nu se intalnesc, eventual are loc o crestere in volum. Este perioada in care celulele isi programeaza activitatea metabolica pentru a putea folosi eficient substantele nutritive din mediu. Aceasta este demonstrata de fenomenul de diauxie a lui Monod: cultivarea E. coli pe mediu sintetic sarac in glucoza (0,01 %) si bogat in lactoza determina o curba modificata. Dupa perioada de lag in care celulele se programeaza pentru utilizarea glucozei, urmeaza o scurta perioada logaritmica (log.) pana la epuizarea glucozei din mediu, apoi apare o perioada de pseudolag. Aceasta se datoraza represiei prin glucoza a biosintezei enzimelor din utilizarea lactozei. Dupa epuizarea glucozei din mediu, lactoza induce sinteza acestor enzime si prin metabolizarea lactozei cultura intra in multipicarea logaritmica. in acelasi sens pledeaza si faptul ca daca o bacterie in faza exponentiala se inoculeaza pe acelasi mediu de cultura, faza de latenta dispare si cultura intra de la inceput in multiplicarea logaritmica. Durata fazei de latenta variaza mult in primul rand de la specie la specie si apoi, in raport cu conditiile de cultivare. Astfel daca inoculul provine dintr-o cultura ce a ajuns in faza de declin, timpul necesar programarii metabolice se prelungeste la 2 - 4 ore. Cu un inocul provenit dintr-un mediu complet si insamantat pe un mediu sintetic cu glucoza, faza de latenta dureaza aproximativ 6 ore, timp necesar sintetizarii enzimelor care sa asigure celulei toti compusii chimici pornind numai de la glucoza.Faza exponentiala (logaritmica). Materialul celular incepe sa fie sintetizat cu o rata constanta, el avand in acelasi timp si o functie catalitica, ceea ce duce la o crestere rapida a masei celulare. Factorul K fiind constant, curba reprezinta o exponentiala. Acest factor este caracteristic pentru o cultura microbiana efectuata in conditii bine definite. El poate fi usor determinat daca se tine seama ca dintr-o bacterie, dupa o diviziune, rezulta doua, dupa doua diviziuni rezulta patru, dupa n diviziuni rezulta 2n germeni. Numind intervalul dintre doua diviziuni, timp mediu de generatie sau timp de dublare a culturii (tD) si inlocuind in ecuatia de crestere: M = Mo, dt = tD ? K = 1/tD, adica are semnificatia de numar de generatii pe ora. in practica se utilizeaza mai ales tD, citiund pe abcisa intervalul de timp necesar dublarii masei bacteriene. Timpul de generatie variaza de la specie la specie, astfel, la b. coli el poate fi de 20 in timp ce la b. tuberculos este in jur de 1.000. apoi el este influentat de compozitia mediului de cultura: b. coli, intr-o cultura pe mediu compex, are o durata numai de 20, in timp ce pe mediu sintetic cu glucoza se prelungeste la 60. Bacteriile in faza exponentiala au unele particularitati. Sunt reprezentate de celule tinere cu o cantitate mare de ARN, in special un numar mare de ribozomi si in consecinta cu o sinteza activa de proteine. Aceste celule constituie forme tipice morfologic, biochimic si antigenic pentru fiecare specie. Culturile in aceasta faza sunt sensibile la actiunea nociva a factorilor fizici si chimici, iar antibioticele au efectul cel mai puternic.Dupa un numar de generatii, diviziunile se produc cu un ritm din ce in ce mai lent, intrand in faza intermediara de incetinire a dezvotarii si apoi in faza stationara. Acesata se datoreaza mai multor factori, dintre care cei mai importanti sunt epuizarea din mediu a unuia sau mai multor metaboliti esentiali dezvoltarii, acumularea de substante toxice rezultate din metabolismul bacterian, modificari de pH si scaderea in mediu a tensiunii de O2.Faza stationara, cu o reducere mare a diviziunii datorita modificarilor ce se produc in mediu, se caracterizeaza prin mentinerea unui numar constant de celule vii. Faza de declin. Dupa ce cultura ramane o periada de timp in faza stationara, perioada ce variaza in special in raport cu specia, rata celulellor care mor creste logaritmic, evenimente ce caracterizeaza faza de declin. Doar un numar mic de celule pot supravietui saptamani sau chiar luni. Aceasta poate sa se explice prin faptul ca putine celule se pot divide pe seama substantelor nutritive rezultate din celulele moarte si lizate.Spre sfarsitul fazei stationare si a fazei de declin, celulele pot li caracterizate ca celule imbatranite, cu pereetele celular mai gros, o capacitate mai mica de ARN si un numar redus de ribozomi cu o sinteza proteica lenta. Aceste celule sunt mai rezistente la factorii fizici si chimici si fata de antibiotice.8.SporulareaUn grup restrans de bacterii au dobandit in timp capacitatea exprimata generic de a forma intr-un anumit stadiu al ciclului lor de viata, o formtiune intracelulara denumita endospor care asigura perpetuarea speciei datorita rezistentei mari la temperaturi ridicate si la lipsa de apa. in ciclul de viata al unei bacterii sporogene, celula vegetativa in conditiile aparitiei unor factori defavorizati ai inmultirii, sufera anumite transformari directioante de cele peste 50 de gene care induc sporularea. intr-o prima etapa are loc o concentrare a materialului cioplasmatic si nuclear apoi in celula incepe sa se formeze un protoplast, iar membrana plasmica inconjoara celula sporala asigurand conditii de protectie si crestere. in etapa urmatoare in jurul celulei sporale se formeaza cortexul, apoi invelisul sporal propriu si endosporul matur poate fi pus in libertate prin liza peretelui celulei sporogen. Endosporul eliberat, in conditii favorabile germineaza transformandu-se din nou in celula vegetativa, capabila de reproducere prin sciziune binara.in functie de dimensiunile endosporului si de localizarea sa in celula cu forma bacterium, sporii pot fi de doua tipuri si dau denumirea genului in care sunt incluse:tip bacilus in care diametrul endosporului este apropiat cu al celulei, cu o pozitie centrala sau subterminala;tip clostridium in care diametrul endoporului este mai mare decat al celulei vegetative care in urma sporularii se deformeaza, cu forma de suveica atunci cand pozitia este celtrala sau de bec, lumanare, atunci cand endosporul este format terminal.Cu ajutorul microsscopului electronic s-a stabilit ca endosporul prezinta un invelis sporal tristratificat in compozitia caruia au fost evidentiate proteine cu un procent ridicat in aminoacizi cu sulf, care pot forma usor legaturi disulfurice, cu rol in marirea rezistentei la denaturarea pe cale termica. Sub invelisil sporal se constata o zona transparenta numita cortex, de natura peptido/glucanica ce asigura o rezistenta mecanica si are rol important in reglarea presiunii osmotice, prin transferul apei libere din endospor spre exterior. Partea centrala a endosporului numita core este formata din sporoplasma, nucleoplasma si un numar mare de ribozomi. in exteriorul endosporului se pot pune in evidenta niste microtubuli ce pot mentine endosporul intr-o anumita pozitie. Carcasa celulei vegetative in care s-a format endosporul poarta denumirea de exospoium si aceasta poate ramane atasat de endospor sau prin rupere/liza sa il elibereze in mediu.O proprietate remarcabila este termorezistenta: in timp ce la celula sub forma vegetativa este inactiva termic la temperaturi de 80oC/1 5 min ca urmare a denaturarii proteinelor/enzimelor din citosol, sub forma de endospori inactivarea poate avea loc la temperaturi de 120oC/10 20 min in mediu umed sau la 180oC/45 60 min in mediu uscat. Termorezistenta este explicata prin continutul redus in apa, de prezenta proteinelor cu sulf si a acidului dipicolinic, compusi care protejeaza in anumite limite enzimele sporale de o inactivare ireversibila.O alta proprietate importanta a endosporului este rezistenta la uscacine, deoarece in stare de anabioza, enzimele desi in stare inactiva, isi mentin cantitatea de biocatalizatori un timp indelungat, prelungind starea lenta de viata a celulelor sporale, in conditii favorabile sau prin reactivare are loc germinarea sporilor. Se produce o absorbtie a apei, are loc activarea enzimelor, creste activitatea de respiratie si fermentatie si sunt eliminate substante spacifice cum ar fi: acidul dipicolinic si unele proteine.Sporulrea reprezinta un caracter de specie, este o forma de diferentiere celulara si trebuie privita ca o stratefgie de adaptare a procariotelor fiindca sporii sunt forme de rezistenta cre pastreaza caracterele genetice ale celulei sporegene. 9.Variabilitateaintrucat bacteriile se inmultesc numai asexuat, in populatiile de celule bacteriene, ce apartin unei specii, celulele sunt toate identice. O astfel de populatie celulara este sortita pieirii in conditii de mediu variabile. Variabilitatea necesara adaptaii si evolutiei in conditii de mediu schimbatoare este asigurata de mutatie si recombinrea genetica.Mutatiile reprezinta modificari bruste ale ereditatii unei bacterii. Ele pot apare in mod natural sau artificial, sub influenta anumitor factori de mediu. Ele afecteaza capacitatea de sinteza a anumitor enzime sau alte substante specifice determinand deci capacitatea metabolica a bacteriei.Mutatiile naturale apar spontan, factorul determinant fiind mediul. Mutatiile intamplator utile sunt folosite de catre procesul de selectie naturala permitand adaptarea microorganismelor la variatia conditiilor de mediu. Astfel ele stau la baza pocesului de evolutie. O mutatie nu este utila pentru evolutie decat daca e perpetueaza la descendenti. Bacteriile inmultindu-se foarte rapid permit raspandirea rapida a unei mutataii utile in popultii, astfel incat si adaptarea lor este deosebit de rapida.Recombinarea genetica permite reasortarea meterialului genetic existent. Recombinarea genetica specifica procariotelor, se realizeaza prin:transformare are loc prin recombinarea ADN-ului celular cu un fragment de ADN exogen care strabate peretele celular al celulelor bacteriene vii;F-ductie un proces sexual al bacteriilor prin care un factor F din anumite celule considerate mascule este transferat in celulele lipsite de acest factor, considerate femele. Acest fragment se poate integra in nucleoidul celulei receptoare sau nu, inducand diferite comportamente fata de alte celule bacteriene.Configurarea consta in fragmentarea nucleoidului in doi nuclei, un macronucleu stationar si un micronucleu. Celulele sensibile se ataseaza una de alta si fac schimb de micronuclei. in urma schimbului nucleoidul se reface avand in constitutia sa macronucleul propiu si un micronuclen exogen.Transductia consta in transferarea pasiva de fragmente de ADN bacterian de la o bacterie la alta, prin intermediul unor bacteriofagi.in urma mutatiilor si a recombinarilor genetice se formeaza clone de bacterii care au anumite caracteristici morfo fiziologice sau metabolice specifice, diferite de celula mama initiala numite tulpini. Acestea au o importanta deosebita in practica biotehnologica.10. inmultirea Bacteriile se inmultesc in conditi favorabile de viata, in prezenta substanteslor nutritive si a conditiilor compatibile cu metabolismul celulei bacteriene cand are loc cresterea celulelor si multiplicarea lor. Pentru a prolifera au nevoie de un mediu cu sulfati si substante nutritive si lipsa totala a oxigenului liber. Temperatura optima este de 25 30oC, pH = 6 7,5. Sunt strict anaerobe. inmultirea bacterilor poate prezenta mai multe forme in functie de gradul de evolutie filogenetica a acestora.Sciziunea este o diviziune directa simlpa a unei celule ajunsa la un punct critic de crestere, in doua celule identice. Este forma cea mai raspandita de multiplicare a bacteriilor. Sciziunea este un proces care se repeta, in urma sa avad loc cresteri de masa celulara a bacteriilor. Ea are loc la nivelul de circa 30 minute. Intervalul dintre doua diviziuni succesive este de circa 9 minute 120 ore.Cresterea si diviziunea celulelor bacteriene este influentata de compozitia chimica a mediului si de conditiile de mediu. Viteza mare de inmultire a celulelor bacteriene este conditionata genetic.Etapele sciziunii bacteriene. Sciziunea bacteriilor este o diviziune binara, celula impartindu-se in doua celule fiice. Ea reprezinta impartirea celulei mama in doua celule fiice printr-un proces conditionat genetic.Initial are loc dedublarea moleculei de ADN a cromozomului bacterian prin replicare, proces in care este implicat mezozomul, care leaga cromozomul bacterian de membrana citoplasmatica. Prin dedublarea mezozomului, fiecare molecula de ADN nou formata este dirijata spre polii celulei mama. Apoi se descompun toti componetii celulari care vor fi in numar dublu fata de o celula normala. De asemenea, se acumuleaza substante in cantitate dubla, care se vor repartiza in mod egal, intre cele doua celule fiice. Apare o invaginare a membranei citoplasmatice, care va forma un perete despartitor, care va separa cele doua celule fiice nou formate. Se formeaza astfel doi protoplasti. Urmeaza apoi formarea unui perate celular transversal prin cresterea spre interior a peretelui celular periferic, in asa fel incat celulele care se divid au in final un invelis celular complet care desparte cele doua celule. Celulele formate in urma sciziunii se pot separa, sau pot ramane unite intre ele formand asociatii caracteristice de celule folosite in identificarea si clasificarea bacteriilor. Tipuri de diviziune bacterina. Diviziunea directa a bacteriilor se poate reprezenta sub forma mai multor tulpini. in nici unul din aceste tulpini nu este insa implicat un proces mitodic:1.Diviziunea prin aparitia unui perete transversal este forma cea mai comuna de diviziune a bacteriiolor. Ea poate avea loc dupa unul, doua sau mai multe planuri rezultand diferite forme de asociatii.2.Diviziunea prin strangulare este intalnita la forma bacil.3.inmugurirea este o forma de inmultire caracteristica levurilor care se intalnesc la unele bacterii fotosintetizante. Mugurele poate apare in unul din polii celulei, terminal sau chiar lateral.4.Prin gonidii organe de inmultire asemanatoare sporilor de la fungi, intalnite la bacteriile filamentoase. Gonidiile sunt niste corpusculi sferici, uneori ciliati, prin care se inmultesc bacteriile filamentoase. Aceste formatiuni nu sunt insa similare cu sporii, cu care nu trebuie confundati. Ele apar endocelular prin contractia, condensarea si apoi fragmentarea protoplasmei unei celule vegetative. in interiorul unei celule pot apare mai multe gonidii, care se elibereaza in mediu dupa rupere peretelui celulei generatoare. Ele reprezinta cili cu care circula in masa apei, pentru ca apoi sa se prinda de substrat printr-un mucilagiu protector. Principala functie a gonidiilor este reproducerea, functie insa controversata.11. ClasificareaCele mai active bacterii sulfat reducatoare sunt bacteriile genului Desulfovinrio. in apele dulci cea mai activa specie este D. Desulfuricans, iar in cele marine D. Aestuarii. Acestea sunt vibrioni pevazuti cu cil polar sau lofotrichi, nesporulati.Genul Desulfomaculatum cu speciile D. Nigrificans, D. Orientalis, D. Ruminus sunt bacili drepti sau usor curbati cu cili peritrichi, sporulati.Activitate sulfatoreducatoare au si unele specii ale genului Clostridium.Toate bacteiile suforeducatoare sunt obligat anaerobe si reduc sulfatii la H2S si sulfuri utilizand ca sursa de energie si putere reducatoare hidrogenul sau donatori organici de electroni (acizi organici, alcooli etc.). Unele microorganisme procariote si eucariote pot reduce sulful elementar (So) in cursul metabolismului lor normal fermentativ prin reactii nespecifice si incidente. Alte microoganisme reduc sulful elementar in cadrul unui proces obligtoriu al metabolismului lor. Acestea sunt reprezentate de trei grupe de bacterii:- Bacterii sulf reducatoare obligate. Sunt strict anaerobe si au ca reprezentant Desulfuromanas acetooxydans care utilizeaza reducerea So ca proces dezasimilator pentru crestere. Aceste bacterii pot uiliza in anumite conditii cistina si glutationul oxidat, pe care le reduc la cisteina si glutation redus. Nu pot utiliza compusii anorgnici oxidati ai sulfului, sunt prezente in namol, sedimente marine si reziduri provenite de la porcine.Tulpinile de Desulfuromanas formeaza culturi mixte sulfurice cu bacteriile sulfuroase verzi in care So excretat de bacteriile verzi (provenite din oxidarea H2S) este redus la H2S in prezenta acetatului care este oxidat la CO2.- Bacterii sulf reducatoare facultative. Sunt reprezentate de unele bacterii sulfat reducatoare care utilizeaza So ca aceptor de electroni in absenta sulfului din mediu. Tot aici intra si Campyiobacter care anaerob foloseste So in metabolismul sau dezasimilator.- Fotobacteriile sulfuroase verzi si purpurii. Folosesc So ca acceptor de electroni in conditii de intuneric.12. Importanta in natura. Implicatii in economia umanaBacteriile sulfat reducatoare au fost utilizate pentru a creste recuperarea secundara a titeiului dupa injectia lor in zacaminte. Au de asemenea rol in industria hartiei. Sunt implicate in formarea de zacaminte minerale care contin sulf.