Procariotele:
Bacteria și Archaea
Realizat: Svetlana Codreanu,doctor în biologie – IMB
profesor grad didactic superior - LTRA
Sursa: Wordpress

Eukarya
Archaea
Bacteria
3 Domenii
6 Regnuri
Sursa: Askiitans

• Organismele procariote pot fi
întâlnite oriunde, inclusiv în
locuri prea acide, sărate, calde
sau reci pentru alte organisme.
• Sunt unicelulare.
• Formele celulelor :
sferică (coci, diplococi,
streptococi, stafilococi),
alungită (bacili), vibrioni şi
spiralată (spirili, spirochete).
Procariotele: maeştri ai adaptării
Procariotele: 2 domenii - Bacteria şi Archaea.
Sursa: Amoeba Sisters
Sursa: pngkey

Secretul succesului procariotelor:
adaptările structurale şi funcţionale
• Dimensiunile celulelor 0.5–5 µm, mult mai
mici decăt 10–100 µm ale celulelor eucariote.
• Prezenţa structurilor specializate.
• Pot forma endospori.
• Diversificarea metabolismului.

Structuri generale:
Membrană plasmatică
Citoplasma
Nucleoid
Perete celular
Ribozomi
Structuri speciale:
Flageli
Cheți (pili)
Plasmide
Capsulă
Tilacoizi
Criste
Să ne amintim Structura celulei procariote:
identificaţi structurile numerotate
Sursa: Chegg Study

Structuri specializate
Cianobacterii
Asemenea
cloroplastelor
Bacterii aerobe
Asemenea
mitocondriilor
Sursa: Biol.Ch.27

Endospori = adaptare pentru a
supraveţui condiţiilor nefavorabile
Endospor
0.3 µm
Multe procariote
formează forme
metabolic
inactive, care pot
rămâne în stare
latentă dar viabilă
timp de secole.
Sursa: Biol.Ch.27

Peretele celular al procariotelor
• Peretele celular, caracteristic majorităţii
procariotelor, menţine forma celulelor şi asigură
protecţia lor.
• Spre deosebire de Eucariote, la care este
format din celuloză sau chitină, peretele celular
bacterian conţine peptidoglican, o reţea de
polimeri glucidici legaţi de polipeptide.
• Eubacteriile conțin peptoglican
(mureină) în componența peretelui celular,
Arhebacteriile – nu conțin peptoglican.

Utilizând Coloraţia Gram savanţii clasifică
bacteriile în Gram-positive şi Gram-negative
pe baza compoziţiei chimice a peretelui celular
Bacteriile Gram pozitive:
stratul gros de peptoglican
absoarbe culoarea violetului
de gențiană
Bacteriile Gram negative:
colorantul violet este înlăturat
usor și se colorează cu al doilea
colorant -fuxina
peptoglican
Membrana celulară
peptoglican
Membrana
externă
Sursa: Biol.Ch.27

• Majoritatea
procariotelor au
cromozom circular,
localizat in regiunea
numită nucleoid
• Unele specii de
bacterii au inele mai
mici de ADN numite
plasmide.
Genomul Procariotelor- lipseşte nucleul
cromozom
plasmidă
Sursa: Biol.Ch.27

Reproducerea – prin fisiune binară
Procariotele se reproduc asexuat prin fisiune
binară şi se pot divide fiecare 1–3 ore.
Sursa: AP Bio

Recombinarea Genetică
Schimbul de material genetic la
procariote este posibil prin următoarele
procese:
• Conjugare
• Plasmide
• Transformare
– ADN liber
• Transducţie
• Bacteriofagi Sursa: The Microbiologist

Conjugarea
Pili sexuali 1 µm
Sursa: Biol.Ch.27

Conjugarea
Plasmida F
Celule F+
Celule F–
Punte de
împerechere
Cromozom bacterian
(a) Conjugarea şi transferul de plasmide
F factor
*Hfr cell A+
A+
A+
A+
A+
A–
A– A–
A–
A+
Bacterie
recombinată
Cromozom bacterian
(b) Conjugarea şi transferul unui fragment de ADN cromozomial
*Hfr cell - high-frequency recombination cell - tulpini de bacterii la care plasmidele
de conjugare sunt integrate în ADN-ul cromozomial
Celule F–
Celule F+
Celule F–
Sursa: Biol.Ch.27

Sursa: Wikipedia
Acțiune electrică
Transformarea Acțiune termică Sursa: OrbitBiotech

Transducţia
A+ B–
Celulă recombinantă
Celula bacteriană recipientă
B–
A+
A–
Recombinarea
A+
Celula bacteriană donor
A+
B+
A+
B+
ADN bacteriofagului
Sursa: Biol.Ch.27

Plasmidele şi rolul lor
Plasmidele – material genetic
extracromozomal
Rolul plasmidelor:
• Variabilitatea materialului genetic
(Plasmide F)
• Proprietăţi noi
- patogenitatea bacteriană
- rezistenţa la antibiotice şi alţi
factori (Plasmide R)

Nutriţia şi metabolismul procariotelor
• Fototrofii obţin energia din lumină.
• Chemotrofii obţin energia din reacţii chimice.
• Autotrofii utilizează CO2 în calitate de sursă de
carbon.
• Heterotrofii utilizează compuşi organici ca sursă
de carbon.
• Combinarea acestor factori dau 4 moduri de
nutriţie: fotoautotrofia (la cianobacterii),
chemoautotrofia (ex. Sulfolobus),
fotoheterotrofia (Rhodobacter) şi
chemoheterotrofia (ex. Clostridium).

Rolul oxigenului în metabolism
• Metabolismul procariotelor variază
cu referire la O2:
– Obligat aerobi necesită O2 pentru
respiraţia celulară.
– Obligat anaerobi sunt afectaţi negativ
de O2 şi utilizează fermentaţia –
respiraţia anaerobă.
– Facultativ anaerobi pot supraveţui
atât în prezenţa cât şi lipsă de O2.

Cooperare metabolică între celulele bacteriene
Celule
fotosintezatoare
Heterocyte
20 µm
Fixarea azotului
•Unele procariote transformă azotul atmosferic (N2) în
amoniu (NH3).
•La cianobacteria Anabaena, celulele fotosintezatoare şi
cele fixatoare de azot numite heterocite fac schimb de
produse metabolice.
Sursa: Biol.Ch.27

Relații ecologice
• Mutualism, (+ + ) relație dintre două
organisme, benefică pentru ambele .
• Commensalism, (+ 0) unul din organisme
profită fără a dăuna celuilalt.
• Parazitism, (+ - ) unul din organisme
(parazit) dăunează celuilalt.
Paraziții ce cauzează boli sunt numiți
patogeni.

Procariotele: 2 domenii distincte
Arhaebacteria Eubacteria
• Componentele lipidice ale
membranei celulare de tip eter
(molecule adaptate la
temperaturi înalte)
• Peretele celular nu posedă
peptoglican sau mureină.
• Din acest grup fac parte:
metanobacteriile, bacteriile
halofile extreme și bacteriile
termoacidofile.
• Componentele lipidice ale
membranelor celulare de tip ester.
• Peretele celular conține peptoglican.
După structura peretelui celular
distingem 2 tipuri de bacterii :
Gram + , ex: Staphylococcus,
Lactobacillus, Bifidobacterium
Gram- , ex: Escherichia, Azotobacter,
Rhizobium.
• Cianobacteriile: procariote
phototrophe. Ex: Nostoc, Spirulina,
Anabaena.
Sursa: The Microbiologist

Structura comparativă a membranelor
celulare
Componente lipidice la Archaea
Componente lipidice la Bacteria și Eukarya
Legături eterice
Catene
laterale
Glicerol
Grupare fosfat
Legături esterice
Componenta lipidică a membranei plasmatice
la Bacteria și Eukarya
Componenta lipidică a membranei plasmatice
la Archaea
Sursa: Lipids

Domeniul Archaea pare să fie mai înrudit
cu Eukarya decât cu Bacteria
Eukarya
Archaea
Bacteria
Biologia Moleculară şi Clasificarea

Domeniul Archaea
• Sunt procariote ce au trăsături comune cu
bacteriile şi cu eucariotele.
• Majoritatea populează medii extreme şi sunt
numiţi extremofili.
• Principalele 3 grupuri:
Metanogene, Termoacidofile, Halofile
Sursa: Fly Geyser

• Produc metan în calitate de produs metabolic.
• Sunt strict anaerobe.
Arhebacterii Methanogene
Sursa: BioMiami Sursa: Scientific Student

Arhebacteriile metanogene
şi habitatele lor
Methanococcus
janaschii
Methanosarcina barkeri
Intestin posterior termite
Methanobrevibacter arboriphillus
Methanobacterium bryantii
Tratamentul apelor reziduale
Methanobacterium thermoautotrophicum
Methanobacterium formicium
Methanosaeta
Lemn umed
Methanobrevibacter
arboriphillus
Rumen
Methanobrevibacter
ruminantum
Protozoare
Methanobacterium formicium
Methanobacterium endosymbiosum
Methanothermus fervidus
Mlaştini
Nămol
Methanobacterium bryantii
Methanosarcina barkeri
Methanococcus voltae Ape termale
Methanothermus fervidus 90 C
Methanococcus janaschii 85 C
Methanopyrus kandleri 110 C
Sedimentele lacurilor,
mărilor, oceanelor
Methanogenium cariaci
Methanogenium marisnigri
Intestinul gros la om
Methanosphaera stadtmanie
Methanobrevibacter smithii
Cecum
Metanobrevibacter sp.
Methanococcus
janaschii
Methanosarcina barkeri
Intestin posterior termite
Methanobrevibacter arboriphillus
Methanobacterium bryantii
Tratamentul apelor reziduale
Methanobacterium thermoautotrophicum
Methanobacterium formicium
Methanosaeta
Lemn umed
Methanobrevibacter
arboriphillus
Rumen
Methanobrevibacter
ruminantum
Protozoare
Methanobacterium formicium
Methanobacterium endosymbiosum

Condiţiile de viaţă: temperaturi înalte (110 C)
şi pH foarte acid (pH =2)
Arhebacteriile Termoacidofile
Sursa: Arhaebacteria page

Lacul Owens (SUA): o sărămiră roşie.
Arhebacterii Halofile
Se întâlnesc în locuri cu concentraţii mari
de sare (Marea Moartă, Lacul Sărat etc.)
Sursa: Biol.Ch.27

Domeniul Bacteria
• Majoritatea vastă a
procariotelor.
• Diverse tipuri de nutriție.
• Cianobacteriile - fotoautotrofi
• Micoplasmele – cele mai mici
celule cunoscute.
• Actinomicetele – bacterii ce pot
forma micelii.
• Mai puțin de 1% sunt patogene.

Sursa: Bacteria
Vibrionul colerei
Neiseria - meningita
Salmonela – febra tifoidă Bordetella – tusa măgărescă

Clostridium - tetanosul
Stafilococul auriu
Treponema - sifilisul
Micobacterium - tuberculoza
Sursa: Bacteria

•Antibiotic (din greacă anti : « contra », bios :
« viață ») este o substanță naturală sau
sintetică ce distruge sau blochează creșterea
bacteriilor.
Acțiune
bactericidă
Acțiune
bacteriostatică
Moduri de acțiune:
•Inhibarea sintezei peretelui celular
– penicilinele, cefalosporinele
•Acțiune asupra permeabilității
membranei celulare – polimixina
•Inhibarea sintezei acizilor nucleici –
rimfapicina, actinomicina
•Inhibarea sintezei proteinelor –
streptomicina, tetraciclina,
eritromicina
1928, Alexander Fleming, penicilina
Sursa: Morning Star

Rolul pozitiv al bacteriilor
• Chemoheterotrofii - funcția de descompunători
(bacterii saprofite)
• Bacteriile fixatoare de azot asigură plantele cu azot.
• Bacteriile, ce asigură procesele de fermentare.
• Bacteriile- producători de vitamine, antibiotice.
• Bioremedierea solurilor.
• Utilizarea în ingineria genetică (ADN recombinant)
Sursa: FreePic

Tehnologia ADN recombinant
Tehnici ce permit izolarea
genelor de la un
organism şi inserţia lor
în informaţia genetică a
unei celule gazdă.
•Utilizarea vectorilor de clonare
– plasmide sau virusuri
•Utilizarea enzimelor de restricţie –
ADN ligaze, ADN polimeraze etc.
Sursa: Induced Info

Necunoscute pînă în sec XVII…
Considerate timp îndelungat “mici creaturi
amuzante”, apoi “responsabile de toate relele
omenirii”…
AUTORII ACESTEI CĂRȚI CONSIDERĂ CĂ
BACTERIILE MERITĂ MAI MULT RESPECT:
•Acum 4 mlrd. ani ele au lansat șantierul
vieții, fără ele Pământul ar fi fost o
piatră sterilă;
•Ele au creat aerul pe care îl respirăm,
humusul, petrolul, minereurile;
•Ele sunt peste tot: în profunzimile
oceanelor, ghețari, vulcani;
•Ele ne ajută să producem medicamente,
alimente;
•Ne ajută să ne debarasăm de deșeuri, să
producem energie alternativă;
•Purtăm o sută de mii de miliarde în
intestin și mii de miliarde pe piele.
CINE SUNT
BACTERIILE?

Realizat: Svetlana Codreanu, doctor în biologie – IMB
profesor grad didactic superior - LTRA