Stiri Online, Enciclopedie, Revista presei

Tag archive

organisme unicelulare

ORGANITELE CITOPLASMATICE

in Biologie/Enciclopedie by

Prezintã o mare diversitate din punct de vedere structural, funcţional şi biochimic; participã la activitatea vitalã a celulei.

1.Reticulul endoplasmic (RE):
-sistem complex de sacule, vezicule şi canalicule fin ramificate şi anastomozate, cu diametrul variind de la 5 la 200 nm;
-se întinde de la plasmalemã la nucleu;
-diversele elemente componente sunt limitate de o membranã simplã, groasã de 7,5 nm, asemãnãtoare cu plasmalema.

•Reticulul endoplasmic este mai bine dezvoltat în celulele diferenţiate decât în cele meristematice, suprafaţa totalã a componentelor sale întrecând cu mult pe cea a plasmalemei.

•Acest sistem care străbate citoplasma în toate sensurile; cuprinde douã compartimente care comunicã unul cu celãlalt, dar care diferã prin constituţia şi prin funcţiile lor: REG – reticul endoplasmatic granular (rugos) şi REN – reticul endoplasmatic neted (agranular).

Reprezentarea RE

•a) Structura lamelarã a REG

•Elementele caracteristice acestui tip de RE sunt lamele fine (cisterne, sacule sau cavitãţi aplatizate) adesea dispuse într-un fel de foiţe paralele, ale cãror membrane sunt tapisate de ribozomi, granule sferice cu diametrul de 15 mm, lipsite de membranã şi care conţin 60 % ARN şi 40 % proteine. Aceştia sunt fixaţi de membranã prin subunitatea lor mare.

•Dispoziţia şi numãrul lamelelor variazã în funcţie de tipul celular şi de importanţa activitãţii RE. Când REG este foarte bine dezvoltat, dispoziţia lamelelor este ordonatã, paralelã. În celulele mai puţin active, lamelele sunt mai puţine la numãr şi dispersate mai mult sau mai puţin în masa citoplasmei.

•Ribozomii (grupaţi în polizomi) sunt constituiţi din douã subunitãţi caracterizate de constanta de sedimentare (exprimată în unităţi Svedberg (S).Au formã uşor elipticã în secţiune longitudinalã şi dimensiuni de 29 x 21 nm (la procariote) şi de 32 x 22 nm (la eucariote).

•La eucariote ribozomul de 80 S se disociazã într-o subunitate grea de 60 S (40 de proteine diferite şi 2 molecule de ARNr) şi una uşoarã de 40 S (30 proteine diferite şi o moleculã de ARNr) .

•Veziculele de tranziţie

•La majoritatea celulelor, mici regiuni membranare ale REG sunt pe alocuri lipsite de ribozomi; ele stau la originea formãrii de mici vezicule de tranziţie, limitate de o membranã netedã; acestea asigurã transportul intracelular al constituenţilor membranari sau proteinelor din conţinutul saculelor spre alte destinaţii (plasmalemã, aparat Golgi, lizozomi). Asemenea regiuni netede ale REG şi veziculele de tranziţie constituie RE de tranziţie.

•REG este prezent în toate celulele nucleate. Puţin dezvoltat în celulele nediferenţiate, el este deosebit de abundent în celulele specializate în sinteza şi secreţia de proteine şi glicoproteine.

Reprezentarea RE de tranziţie

•b) Structura tubularã a REN – acest tip de RE este format dintr-un labirint de tubuli sau canalicule fine, cu diametrul de 30-60 nm, ramificate şi anastomozate ce este infiltrat în toatã citoplasma.

•Faţa externã a membranelor sale este lipsitã de ribozomi. REN are proprietatea de a stabili contacte strânse cu mitocondriile, peroxizomii şi depozitele de glicogen (în celulele animale).

RE văzut la microscopul electronic cu transmisie
•Funcţiile RE

•intervine în formarea membranei nucleare (existã o legãturã directã între spaţiul perinuclear şi cavitatea RE);

•la nivelul REG se deruleazã principalele etape ale proteosintezei;

•REN asigurã sinteza lipidelor; are rol de colector, transportor şi distribuitor de diferite substanţe (venite din mediul extracelular şi intracelular);

•fiind în contact cu citoplasma vecinã prin intermediul plasmodesmelor, RE intervine în transmiterea excitaţiilor;

•REN asigurã transportul enzimelor şi substanţelor necesare elaborãrii peretelui celular;

•RE, prin dilatãrile sale locale, participã la formarea vacuolelor;

•RE, prin diferite evaginãri, poate sta la originea altor organite: mitocondrii, dictiozomi, proplastide.

2. Ribozomii ( scurte referiri la aceste organite au fost făcute mai sus cu ocazia analizei REG)

•Sunt particule ribonucleoproteice cu diametru de 20-30 nm, cu rol în asamblarea aminoacizilor în proteine.

•Sunt prezenţi, atât în citoplasma celulelor eucariote, cât şi a celor procariote. Numărul lor indică intensitatea sintezelor proteice. La plante, sunt prezenţi din abundenţă, mai cu seamă, la celule meristematice

•La celule vegetale, ribozomii sunt localizaţi în hialoplasmă liberi sau asamblaţi sub formă de polizomi, în plastide (plastoribozomi) şi mitocondrii (mitoribozomi).

•Ribozomii din hialoplasmă pot fi fixaţi de nodurile reţelei microtrabeculare a hialoplasmei sau pe faţa citoplasmatică a membranei RE şi a membranei elementare externe a învelişului nuclear.

•Au fost descoperiţi prima oară la bacterii, ulterior fiind semnalaţi şi în celulele vegetale şi animale;

•Au fost studiaţi detaliat de George Emil Palade care a primit premiul Nobe,l în 1974 pentru studiul acestora.

•Forma ribozomilor este eliptică în secţiune longitudinală, iar mărimea este diferită la procariote (29 nm lungime, 21 nm lăţime) faţă de eucariote (32 nm lungime, 22 nm lăţime).

•Ultrastructura ribozomilor

•Tehnicile de colorare negativă relevă existenţa unui şanţ transversal perpendicular pe axa mare a ribozomului divizându-l în două subunităţi inegale.

•Prin ultracentrifugare diferenţiată se izolează cele două subunităţi, fiecare caracterizată prin coeficientul său de sedimentare exprimat în subunităţi Svedberg (S):

•- la procariote, coeficientul de sedimentare este 70 S pentru ribozomul întreg; 50 S pentru subunitatea mare şi 30 S pentru subunitatea mică

•- la eucariote, coeficientul de sedimenare este de 80 S pentru ribozomul întreg; 60 S pentru subunitatea mare şi 40 S pentru subunitatea mică

•- în mitocondrii şi cloroplaste, ribozomii sunt de tip 70 S

•Subunitatea mică este alungită, curbată, cu două extremităţi umflate; este aşezată în concavitatea superioară a subunităţii mari

•Subunitatea mare are trei expasiuni scurte şi rotunjite are fac ca cele două subunităţi să se asambleze ca într-un fotoliu.

Reprezentarea ribozomilor

•Asamblarea ribozomilor are loc în nucleol, de unde migrează în hialoplasmă prin porii anvelopei nucleare.

Reprezentare schematică: sinteza proteinelor

•Compoziţia chimică: ARN ribozomal, proteine, ioni de Mg, fosfolipide, apă.

•Polizomii (poliribozomii) sunt formaţi dintr-o moleculă de ARN mesager pe care se fixează la o distanţă de 5 -10 nm mai mulţi ribozomi, care realizează sinteza proteinelor.

•La sfârşitul sintezei, ribozomii polizomilor nelegaţi de REG devin liberi, iar cei legaţi de membranele REG rămân aderenţi la aceasta, ceea ce depinde de ionii de Mg şi de lungimea lanţului proteic sintetizat.

•Poliribozomii liberi în hialoplasmă elaborează proteine destinate celulei, iar cei legaţi de membrana RE sintetizează proteine ce vor fi secretate.

3. Aparatul Golgi

•Cuprinde douã elemente: dictiozomul şi veziculele golgiene.

•a) Dictiozomul este format din 4-6 sacule aplatizate, umflate la capete, dispuse în teanc,cu diametrul de 1-3 μm şi cu grosimea de 10-30 nm, limitate de o membranã unitarã, simplã, de 7,5 nm; spaţiul dintre douã sacule vecine este de 6-10 nm.

•b) Veziculele golgiene sunt mici (50-100 nm în diametru), limitate fiecare de o membranã simplã, de 7,5 nm. Ele rezultã din înmugurirea perifericã saculelor, de care apoi se detaşeazã.

•Aparatul Golgi este o structurã dinamicã, formatã plecând de la membrana nuclearã sau de la REG; acesta din urmã, dupã ce s-a separat de ribozomi, emite vezicule de tranziţie, care se asambleazã pentru a forma prima saculã a dictiozomului (faţa de formare – cis).

Treptat se formeazã noi sacule, împingându-le pe primele la cealaltã extremitate a teancului (faţa de maturare – trans); pe aceastã din urmã faţã, saculele formeazã vezicule golgiene.

Regnurile lumii vii

in Biologie by

Lumea vie este divizată în următoarele Regnuri:

Regnul Eubacteria – cuprinde aşa-numitele ”bacterii adevărate”, incluzând Cyanobacteria şi spirochetele. Nu sunt metanogene; în structura peretelui conţin peptidoglican.

Regnul Archaebacteria – cuprinde atât microorganisme aerobe cât şi anaerobe. Multe sunt metanogene. In structura peretelui nu contin peptidoglicani.

In unele sisteme de clasificare aceste 2 regnuri sunt unite într-un singur regn – Monera. O caracteristică comună a acestor 2 regnuri o constituie faptul că grupează organisme procariote.

Regnul Fungi – cuprinde ciupercile.
Regnul Protista – eucariote unicelulare cu nutritie heterotrofă, dar şi autotrofă.
Regnul Plantae (Metaphyta) – eucariote pluricelulare autotrofe.
Regnul Animalia (Metazoa) – eucarioate pluricelulare heterotrofe.

Regnul Protista:

Denumirea de protozoare a fost introdusă în ştiinţă pentru prima dată de Goldfuss în 1817. Protozoarele cuprind organisme unicelulare eucariote. Sunt considerate cele mai simple animale, corpul lor fiind reprezentat printr-o singură celulă, care îndeplineşte toate funcţiile vieţii.

Sunt întâlnite cu preponderenţă în mediul acvatic, dar se cunosc şi numeroase specii care trăiesc în pămînt umed, precum şi specii care trăiesc în sau pe alte organisme. Diversitatea habitatelor a dus la o diversificare specifică foarte mare în cadrul acestui grup, în prezent fiind cunoscute aproximativ 60000 de specii.

Studiul protozoarelor a început după anul 1674, după perfecţionarea microscopului de către Leeuwenhoek. Acesta este primul cercetător care observă protozoarele şi le numeşte animalcule (animale mici), motiv pentru care este considerat părintele protistologiei.

Dimensiuni: majoritatea speciilor sunt microscopice. Cea mai mică specie cunoscută este Anaplasma marginale cu dimensiuni de aproximativ 1 micrometru (10-6 m), parazită în hematii la bovine.
Porospora gigantea are dimensiuni de până la 10 mm şi parazitează în intestin la homari.
Unele specii de numuliţi pot atinge dimensiuni de până la 10 cm în diametru.

Structura corpului: este deosebit de simplă, corpul fiind alcătuit din: membrană, citoplasmă şi nucleu.

Membrana: în unele cazuri conţine constituienţi tari, motiv pentru care forma corpului la reprezentanţii acestor clase este aproximativ constantă. În alte cazuri, aceşti constituienţi lipsesc, iar forma corpului este într-o continuă schimbare, deoarece în permanenţă sunt emise pseudopode.

La nivelul membranei are loc un intens schimb de substanţă între citoplasmă şi mediu. Membrana este cunoscută şi sub denumirea de membrană plasmatică (plasmalemă). În unele cazuri, alături de membrană poate exista şi un înveliş secundar de natură celulozică, chitinoasă, silicioasă, calcaroasă sau proteică.

Citoplasma: este constituită din 2 zone:

– o zonă subţire situată chiar sub membrană, numită ectoplasmă. Aceasta este lipsită de granulaţii şi privită la microscop este translucidă, motiv pentru care a fost denumită şi hialoplasmă.

– o zonă situată în interiorul celulei, înconjurând nucleul, numită endoplasmă. Conţine numeroase granulaţii, motiv pentru care e numită şi granuloplasmă. Granulaţiile pot fi vii (organitele celulare) sau moarte (substanţe de rezervă, incluziuni etc.).

Nucleul – este individualizat. La exterior prezintă anvelopa nucleară.

Celula care reprezintă în cazul protozoarelor întreg organismul îndeplineşte toate funcţiile acestuia:
– funcţia de relaţie
– funcţia de nutriţie
– funcţia de reproducere

Deplasarea: se realizează cu ajutorul flagelilor, pseudopodelor şi al cililor.
Nutriţia: – o parte dintre protiste se hrănesc autotrof (holofitic), iar altele se hrănesc heterotrof (holozoic). Protozoarele heterotrofe se pot hrăni prin: fagocitoză, pinocitoză, osmoză, acest din urmă mod fiind întâlnit cu precădere la speciile parazite. În cazul acestora substanţele nutritive din gazdă intră în parazit pe întreaga suprafaţă a corpului.

Respiraţia: – schimbul de gaze are loc pe întreaga suprafaţă a corpului.

Excreţia: are loc în cea mai mare măsură pe întrega suprafaţă a corpului. Substanţele de excreţie sunt eliminate şi cu ajutorul vacuolelor excretoare, numite şi vacuole pulsatile. Totuşi, principalul rol al vacuolelor pulsatile este cel osmoregulator.

Reproducerea: poate fi asexuată şi sexuată.

Reproducerea asexuată se poate realiza prin:
– diviziune binară longitudinală la Euglena
– diviziune binară transversală la Paramaecium
– diviziune multiplă – la majoritatea protozoarelor (este reprezentata prin schizogamie si prin sporogamie).
Reproducerea sexuată: este reprezentată prin:
– conjugare (caz în care organismele implicate fac schimb doar de material nuclear)
– formare de gameţi urmată de copulare.

Clasificare: Regnul Protista cuprinde următoarele încrengături:
1.Increngătura Euglenozoa
2.Increngătura Chlorophyta
3.Increngătura Choanoflagellata
4.Increngătura Retortamonada
5.Increngătura Axostylata
6.Increngătura Opalinida
7.Increngătura Caryoblasta
8.Increngătura Heterolobosa
9.Increngătura Amoebozoa
10.Increngătura Foraminiferea (Granuloreticulosa)
11.Increngătura Actinopoda
12.Increngătura Apicomplexa
13.Increngătura Ciliophora

1. Increngătura Euglenozoa grupează specii la care forma celulei este menţinută constantă de o peliculă rezistentă, întărită de microtubuli aranjaţi regulat. Majoritatea speciilor prezintă 2 flageli inegali.

Membrana nucleară nu se continuă cu reticulul endoplasmatic. Reproducerea asexuată are loc prin diviziune binară longitudinală. Rezervele nutritive sunt reprezentate prin granule de paramilon.

Cuprinde clasele: Euglenoidea şi Kinetoplastida

Clasa Euglenoidea: cuprinde specii cu nutriţie autotrofă, mixotrofă, cât şi specii heterotrofe. În cazul speciilor autotrofe, cloroplastele sunt delimitate de 3 membrane şi nu de 2 aşa cum se cunoaşte la plante şi la alge.

Reprezentant caracteristic: Euglena gracilis.
-este un flagelat care se hrăneşte mixotrof
-dimensiunile corpului cuprinse între 0,1 – 0,2 mm
-forma corpului – naviculară (ascuţită la ambele capete)

Corpul este delimitat la exterior de o membrană bine dezvoltată care menţine forma corpului aproximativ constantă. La nivelul acestei membrane se pot remarca nişte îngroşări cu o dispoziţie spiralată. Între aceste îngroşări există mici şanţuri la nivelul cărora se deschid numeroşi saci mucoşi (secreţia lor uşurează deplasarea prin apă şi secretă membrane chistului atunci când condiţiile de mediu devin neprielnice).

În partea anterioară a corpului poate fi remarcată o invaginaţie (un intrând) cu aspect de pâlnie. Partea dilatată a acestei invaginaţii se numeşte rezervor, iar partea îngustă citofaringe. La baza rezervorului există 2 corpusculi bazali (blefaroplaşti – blefaris – cil, flagel; plastis – a forma). De la fiecare corpuscul bazal pleacă câte un flagel. Un flagel din cei 2 este lung, bine dezvoltat, celălalt este foarte scurt, vârful său fiind sprijinit pe rădăcina primului flagel.

Lângă rezervor mai pot fi remarcate numeroase vacuole contractile (pulsatile). În 1/3 bazală a corpului se poate observa un nucleu sferic, bine dezvoltat. În granuloplasmă, alături de nucleu mai pot fi observaţi cromatofori şi diverse incluziuni. Lângă corpusculii bazali, la baza rezervorului se găseşte o pată de culoare roşie ce conţine un pigment carotenoid şi care este cunoscută sub numele de stigmă (sensibilă la lumină).

Înmulţirea: se reproduce asexuat prin diviziune binară longitudinală. Iniţial se divide nucleul. Acesta se divide după un plan perpendicular pe axul longitudinal, apoi se divid şi blefaroplaştii. Flagelii nu se divid. În urma diviziunii vor rezulta 2 euglene fiecare cu câte un flagel, dar cu câte 2 blefaroplaşti. În faza imediat următoare, fiecare euglenă îşi va forma câte un flagel scurt. Flagelul scurt de la individul intrat în reproducere se lungeşte.

În momentul în care condiţiile de mediu devin neprielnice, Euglena se închistează. În aceste condiţii flagelul dispare, iar forma corpului devine aproximativ sferică. Acest stadiu poartă numele de palmella. În această fază se poate hrăni şi reproduce. În cazul în care se reproduce, o face printr-o diviziune multiplă. Există şi euglenide la care se întâlneşte reproducerea sexuată. În acest caz, 2 indivizi identici joaca rolul de gameţi.

Deoarece gameţii sunt reprezentaţi prin indivizi întregi, această înmulţire se numeşte hologamie. Deoarece indivizii sunt identici, gameţii se numesc izogameţi. Nucleul rezultat în urma hologamiei se numeşte sincarion. Acest tip de înmulţire este întâlnit la Scytomonas pusilla. Un astfel de proces sexuat se numeşte copulaţie.

Clasa Kinetoplastida – cuprinde flagelate heterotrofe din care unele duc o viaţă liberă, iar unele sunt parazite. Caracterul definitoriu al acestui grup îl constituie prezenţa unei mari cantităţi de ADN într-o mitocondrie situată chiar lângă corpusculii bazali. Această mitocondrie cu o cantitate mare de ADN poartă numele de kinetoplast.

Bodo saltans – specie liberă întâlnită în ape dulci, bogate în substanţe organice, sau în excremente. Contribuie la epurarea apelor. Este prevăzută cu 2 flageli.

Costia necatrix: specie parazită pe peşti. Aspect piriform, faţa ventrală este uşor scobită. De pe faţa ventrală plecă 2 flageli. S-au observat şi forme cu 4 flageli, dar se consideră că acestea reprezintă doar stadii din procesul de diviziune. Când atacul este puternic, produce mortalitate îndeosebi la puiet.
Familia Trypanosomatidae – grupează specii în majoritate parazite. Prezintă 1 flagel.

Corpul este subţire, alungit, răsucit în spirală (trypanon – spirală; soma – corp). Blefaroplastul poate ocupa diverse poziţii faţă de nucleu. În cazul în care blefaroplastul este situat posterior faţă de nucleu, flagelul este orientat spre partea anterioară a corpului şi este unit de peretele corpului printr-o membrană foarte fină, formând o membrană ondulantă.

Trypanosoma gambiense – parazită în sânge, lichidul cefalo-rahidian, sau în ganglionii limfatici. La om provoacă “boala somnului”. Dimensiuni cuprinse între 16 – 31 micrometri. Este transmisă de “musca ţeţe” (Glossina palpalis). În tubul digestiv al muştei, parazitul suferă numeroase diviziuni longitudinale rezultând numeroşi indivizi foarte subţiri. Din tubul digestiv, parazitul ajunge în glandele salivare. Aici, după numeroase alte diviziuni se transformă într-un stadiu numit critidie. Acest stadiu se deosebeşte de tripanosoma prin poziţia blefaroplastului, care este situat în spatele nucleului.

După alte diviziuni, parazitul se transformă în metatrypanosomă (stadiu infestant). Parazitul se găseşte şi la antilopă fără însă să-i provoace vre-un rău. Este întâlnit în Africa tropicală şi ecuatorială.
Trypanosoma equiperdum – parazitează la cal, provocând boala numită durină. Dimensiuni de 25 – 28 micrometri. Se transmite pe cale sexuală. În primă fază boala se manifestă prin edeme, noduli şi ulceraţii, apoi prin paralizii, urmate de moarte.

Trypanosoma cruzi – parazitează în sânge, în diverse umori, dar şi intracelular (în celule glandulare, musculare şi conjunctive). Provoacă boala numită Chagas care se manifestă prin distrugerea celulelor nervoase si ganglionare de la nivelul tractului digestiv, leziuni in sistemul de conducere din cord. Când parazitul este intracelular devine rotund, iar flagelul este foarte scurt. Acest stadiu poartă numele de Leishmania. Parazitul se transmite prin excrementele ploşniţei Triatoma megista. Boala se întâlneşte din sudul SUA până în sudul Argentinei. Parazitul se întâlneşte şi la câine, pisică, şobolani, tatu, fără ca la aceste animale să le provoace vre-un rău.

Încrengătura Choanoflagellata – reprezintă un grup soră al Metazoarelor (Regnului Animalia). Cuprinde atât specii marine cât şi specii dulcicole cu dimensiuni ce de regulă nu depăşesc 10 micrometri, fixate de substrat sau libere, solitare sau coloniale. Prezintă o deosebită importanţă filogenetică, constituind o verigă de legătură intre flagelate şi spongieri.

Codonosiga botrytis: specie liberă colonială. Coloniile sunt fixate de substrat prin intermediul unui peduncul neramificat. Corpul fiecărui individ din cadrul coloniei este învelit într-o lojă gelatinoasă. În jurul bazei flagelului se poate remarca un guleraş alcătuit din microfibrile. În cazul speciilor genului Proterospongia, indivizi din cadrul unei colonii sunt uniţi între ei printr-o masă gelatinoasă comună.

Încrengătura Retortamonada

Grupează flagelate care posedă cel puţin 4 flageli. Când sunt mai mulţi, aceştia sunt grupaţi câte 4. Intotdeauna, cel puţin 1 flagel este orientat către parte posterioară a corpului, fiind numit “flagel recurent”. Acest flagel este folosit pe post de cârmă. Nu prezintă aparat Golgi şi nici mitocondrii.
Ex: Lamblia (Giardia) intestinalis – parazitează în duoden la om, dar se găseşte şi la şoarece, şobolan, câine, pisică. Parazitul are dimensiuni de 10 – 20 micrometri, aspect piriform, cu partea anterioară rotunjită şi cu cea posterioară ascuţită. Pe partea ventrală poate fi remarcată o ventuză foarte bine dezvoltată. Parazitul se transmite sub formă de chisturi în special din apă.

Boala produsă se numeşte giardioză şi se manifestă prin diaree, flatulenţă, dureri abdominale. La copii se manifestă prin intoleranţă la lactoză, lipsa poftei de mâncare, vărsături. În stadiul cronic, boala se manifestă prin: insomnie, dureri de cap, tulburări de atenţie, ameţeli etc.

Încrengătura Axostylata – grupează specii ce au caracteristic faptul că prezintă un mănunchi de microtubuli, cunoscut sub numele de axostil. Axostilul joacă rolul unui schelet, sau este utilizat în deplasare. Nu posedă mitocondrii, dar au aparat Golgi.

Trychomonas vaginalis – patogenitatea acestuia este problematică. Este întâlnit în căile genitale la femei, iar la bărbaţi la nivelul uretrei şi al prostatei. Se manifestă printr-un prurit vulvo-vaginal intens, însoţit de o secreţie hipertrofiată. Se transmite pe cale sexuală, dar şi prin intermediul obiectelor contaminate.

Ordinul Hypermastigina: – grupează flagelate de dimensiuni mari. Unele pot atinge 0,5 mm. Prezintă numeroşi flageli. Trăiesc în simbioză cu termitele, fiind găsite în intestinul acestora, unde digeră celuloza. În unele cazuri, greutatea hipermastiginelor reprezintă 20 – 30% din greutatea termitei.
Ex: Trichonympha chattoni la termite.
Lophomonas blattarum – în intestinal gândacului de bucătărie.

Încrengătura Opalinida – reprezintă un grup cu o sistematică incertă. Unii autori încadrează acest grup între flagelate, alţii între ciliate, dar există şi autori care le consideră ca fiind o categorie aparte dintre ciliofore.

Au corpul acoperit în totalitate cu cili, însă nu prezintă peristom. Hrănirea se realizează prin osmoză sau prin pinocitoză pe întreaga suprafaţă a corpului. În interiorul corpului pot fi observaţi numeroşi nuclei care însă sunt identici, nefiind diferenţiaţi în micro, respective macronuclei. La ciliate reproducerea sexuată are loc prin conjugare, iar la opaline prin formare de gameţi, urmată de copulaţie.

Ex: Opalina ranarum: – trăieşte parazită în intestinul posterior şi în cloac la Rana ridibunda şi la Rana temporaria. Are dimensiuni de aproximativ 0,3 mm. S-a remarcat o corelaţie între ciclul de reproducere al parazitului şi dezvoltarea gazdei. Primăvara, probabil sub influienţa unor hormoni ai gazdei, parazitul se înmulţeşte prin diviziune din ce în ce mai des, apoi se închistează, chisturile fiind eliminate la exterior odată cu depunerea pontei. Mormolocii înghit în acelaşi timp cu hrana şi chisturi de Opalina. În interiorul mormolocului din chist ies indivizi de Opalina.

Aceştia continuă să se dividă prin plasmotomie (diviziunile nu sunt precedate de diviziunea nucleilor). Aceste diviziuni continuă până când vor rezulta indivizi cu un singur nucleu. Aceşti indivizi joacă rolul unor gameţi şi sunt de 2 tipuri: mari (macrogameţi) şi mici (microgameţi). Gameţii copulează 2 câte 2 rezultând zigotul. Acesta se va dezvolta mai departe într-o Opalină.

Diversitatea mediilor acvatice

in Biologie/Enciclopedie by

In funcţie de natura habitatelor caracteristice, mediile acvatice naturale se împart în:

1) Ape de suprafaţă. Ele reprezintă medii adecvate pentru numeroase microorganisme şi se diferenţiază prin proprietăţile fizico-chimice ale apei. Apele de suprafaţă sunt de două tipuri:

a)ape dulci sau limnetice, care la rândul lor sunt de două tipuri:
-ape lentice (stagnante), de tipul lacurilor, bălţilor, mlaştinilor, etc. sau ape care se deplasează lent;
-ape lotice (curgătoare), de tipul izvoarelor, râurilor, fluviilor;
b)ape marine şi oceanice.

2) Ape subterane (engl. ground water), freatice sau acvifere.
In funcţie de concentraţia lor în săruri, apele naturale pot fi clasificate ca: ape dulci (0-1 g/l); ape salmastre (1-25 g/l); ape sărate (25-50 g/l); ape foarte sărate (>50 g/l).

In apele deschise, la distanţă de sol sau de sedimente, precum şi în lipsa altor organisme, densitatea microorganismelor atinge rareori limita minimă de 106/ml (106/g), considerată ca semnificativă pentru o contribuţie eficientă în ecosistem. Cele mai multe bacterii nu trăiesc libere în ape naturale, ci legate de plancton de diferite detritusuri sau sunt agregate. Cele prezente în stare liberă în apele dulci sunt rareori autohtone, cel mai adesea fiind în tranzit dintr-o localizare în alta. Cel mai adesea, bacteriile din ape sunt mobile, dar deplasarea lor activă este puţin semnificativă pentru că se realizează pe distanţe foarte mici.

Sub raportul dispersării microorganismelor există o deosebire fundamentală între apele dulci şi marine.
In apele marine, microorganismele sunt răspândite pe suprafeţe mari prin deplasarea laterală a curenţilor orizontali, prin mişcările curenţilor verticali şi prin amestecul apelor de suprafaţă produs de vânt. Oceanele sunt, în foarte mare măsură interconectate, formând un mediu unic, în care bacteriile pot fi purtate dintr-o regiune în alta fără o intervenţie semnificativă a microorganismelor din sol sau din aer.

Apele dulci sunt mai puţin interconectate şi, ca urmare, microorganismele respective au mai multe caracteristici comune cu cele terestre decât cu cele marine.
Apele curgătoare repezi transportă frecvent microorganisme din sol la distanţe mari. Ajunse în ultimă instanţă în mări, microorganismele din apele dulci nu supravieţuiesc, datorită condiţiilor nefavorabile (salinitate, temperatură, presiune, diluţia nutrienţilor, etc).

Apele freatice sunt lipsite, de cele mai multe ori, de microorganisme, deoarece sunt reţinute în straturile superioare ale solului, pe măsură ce apele se infiltreză. Cu excepţia cazurilor de poluare accidentală, ele au o încărcătură microbiană mică, în comparaţie cu apele de suprafaţă.

Factorii fizici şi chimici care influenţează prezenţa microorganismelormîn mediile acvatice
Lumina reprezintă un factor esenţial pentru asigurarea vieţii în ecosistemele acvatice deoarece iniţiază fluxul de energie, prin conversia energiei radiante solare în energie chimică, asigurând dezvoltarea producătorilor primari care stau la baza lanţului trofic.

In funcţie de gradul de turbiditate al apei, lumina poate fi utilă pentru fotosinteză numai pe o adâncime de câţiva metri, în timp ce în largul oceanelor zona fotică se poate extinde între 0-200 m. După Campbell (1977), la adâncimea de 3-4 m pătrunde numai 50% din lumina incidenţă, iar la 50 m, numai 10%.

Zonele mai puţin iluminate, improprii pentru dezvoltarea algelor sunt populate de bacteriile fototrofe anaerobe, Rhodospirilalles (purpurii) şi Chlorobiales (verzi). Ele fac fotosinteză anoxigenică, utilizând H2S şi diferiţi compuşi organici ca donatori de H2, folosind cantităţi foarte mici de lumină.
Microorganismele fototrofe mobile îşi pot regla poziţia în coloana de apă datorită fenomenelor de fototaxie, în funcţie de intensitatea luminii.

Lumina intensă poate produce efecte inhibitorii sau chiar distructive (prin fotooxidare) asupra microorganismelor din straturile superficiale ale apelor. Aceste efecte ar explica numărul redus de bacterii la suprafaţa apelor oceanice clare. Microorganismele care conţin pigmenţi carotenoizi sunt protejate de efectele dăunătoare ale radiaţiilor.

Temperatura, alături de oligotrofie, este răspunzătoare de încetinirea activităţilor metabolice. Temperatura apei mării, la suprafaţă, se apropie de 28°C la tropice şi de punctul de îngheţ în regiunile polare.

În funcţie de nivelul termic s-a produs o zonare ecologică a apelor: termenul de psichrosferă desemnează regiunile cu temperaturi mai mici de 10°C, iar cel de termosferă cuprinde regiunile mai calde.
Mediul marin este populat de microorganisme psichrofile, care cresc lent pe medii nutritive la 0-5°C, dar se dezvoltă mai repede la 20-25°C.

Presiunea hidrostatică creşte linear cu adâncimea (1 atm. la fiecare 10 m) şi influenţează natura microorganismelor şi procesele biologice din mediul marin. Presiunea hidrostatică influenţează proprietăţile fizico-chimice ale apei, modificându-i gradul de ionizare, pH-ul şi vâscozitatea. Ea influenţează solubilitateaşi viteza de transport a nutrienţilor prin membranele celulare, cinetica enzimatică, structurile terţiară şi cuaternară ale proteinelor şi morfologia bacteriilor.

Microorganismele alohtone nu se pot dezvolta sub 200 m. Bacteriile din marile abisuri (la 500 m adâncime) nu cresc la presiuni mai mici de 350 atm, creşterea optimă fiind la 690 atm.

Barofilia este frecvent asociată cu copiotrofia. Microorganismele barofîle sunt abundente în habitatele bogate în nutrienti ca, de exemplu, proveniţi din dejecţiile animalelor marine, din carcasele lor în curs de descompunere, unde au un avantaj competitiv faţă de mediul acvatic oligotrof. Din punct de vedere ecologic, fenomenul este avantajos pentru că măreşte rata degradării substanţelor organice din adâncuri, a căror conversie până la mineralizarea completă este asigurată de microorganismele oligotrofe.

Turbiditatea apei este determinată de materia particulată vie şi nevie aflată în suspensie şi care determină formarea sedimentelor. Turbiditatea condiţionează adâncimea până la care radiaţiile solare pot asigura procesul de fotosinteză.

Curenţii determină importante efecte ecologice ale apelor. In funcţie de prezenţa sau de absenţa lor, mediile acvatice se împart în curgătoare (izvoare, râuri, fluvii) sau stătătoare (stagnante), cum sunt lacurile, bălţile, mările şi oceanele. De fapt, apele „stătătoare” sunt expuse unor curenţi verticali şi orizontali care mobilizează masele de apă. Curenţii produc amestecul unor mase importante de apă, amestecul nutrienţilor şi o redistribuire a microbiotei.

Gazele dizolvate şi valoarea pH. Bazinele acvatice naturale conţin cantităţi mici de gaze dizolvate, în special CO2, O2, N2 şi în condiţii speciale, H2, CO, H2S, etc.

CO2 îşi are originea în atmosferă şi în respiraţia organismelor acvatice. Este necesar pentru fotosinteză, pentru metabolismul de biosinteză al microorganismelor chemoautotrofe. Concentraţia CO2 creşte cu adâncimea. Variaţiile concentraţiei de CO2 se corelează cu valorile pH ale apelor naturale. CO2 se poate găsi în stare liberă, sub formă de H2CO3, bicarbonat (HCO3-) şi carbonat (CO32-).
O2 provine din atmosferă sau este produs prin fotosinteză oxigenică a algelor şi cianobacteriilor.

Concentraţia sa este mai mare în apele curgătoare şi scade în raport cu adâncimea, în apele lente şi stagnante. Diminuarea este netă în apele cu încărcătură organică mare. In lacurile adânci, ca şi în mări, concentraţia O2 se corelează invers cu cea a CO2.

Cu excepţia bazinelor relativ închise (Marea Neagră, etc), apele din adâncul mării, ca şi straturile -superioare ale celor mai multe sedimente sunt oxigenate.

Sedimentele marine prezintă o a doua zonare a concentraţiei O2. La suprafaţa lor, concentraţia relativ mare de O2 este asociată cu prezenţa nitraţilor, a Fe feric şi cu o concentraţie mică de CO2.

Aceşti parametri se modifică progresiv cu adâncimea, astfel încât, după zona intermediară de tranziţie se instalează o zonă de anaerobioză fundamental modificată: dispariţia O2, conversia CO2 la CH4, a nitraţilor şi nitriţilor la NH4+ şi a Fe3+ la Fe2+ (feros). Zona profundă este anaerobă, caracterizată prin acumularea H2S în concentraţii toxice pentru cele mai multe organisme (deoarece leagă Fe din citocrom oxidază) şi nu poate fi populată decât de bacteriile tolerante la H2S, care îl folosesc ca sursă de energie (bacteriile sulfuroase chemoautotrofe), H2S este oxidat şi furnizează potenţialul reducător în fotosinteză anoxigenică.

Salinitatea şi compoziţia ionică sunt caracteristicile care diferenţiază net mediile acvatice dulci de cele marine şi oceanice, şi, în consecinţă influenţează natura microorganismelor care le pot popula.

Puţine microorganisme sunt comune ambelor tipuri de ape.
Concentraţia medie a sărurilor în apele oceanice este de 3,5% (3,2-3,8%). Concentraţiile extreme de săruri se găsesc în Marea Moartă. În condiţii de iradiere solară intensă, nivelul de salinitate atinge 340 g săruri/l, în special sub formă de NaCl şi MgCl2.

Salinitatea apelor oceanului este relativ constantă. Fac excepţie mările interioare, care în zona estuarelor suferă un proces de diluţie amplă, la gura marilor afluenţi, cu formarea unui gradient de salinitate, la interfaţa apelor dulci cu cele marine.

Aproximativ 99% din sărurile dizolvate sunt formate prin combinarea a 10-12 ioni anorganici majori, cărora li se adaugă Fe, Mn, Cu, Zn, Mb.

Bazinele naturale cu apă dulce (ape curgătoare sau lacuri) prezintă diferenţe fizice şi chimice atât de mari încât creează o varietate enormă de condiţii ecologice, care fac ca, practic, să nu existe două ape identice. în cazul apelor curgătoare, a lacurilor mici şi în zona malurilor, situaţia este complicată de influenţa solului prin eroziune, de resturile vegetale şi animale, etc.

Microorganismele alohtone supravieţuiesc numai temporar. Deoarece solul este un mediu relativ bogat în nutrienti, supravieţuiesc numai microorganismele capabile să se adapteze la condiţiile oligotrofe din mediul acvatic. Ca urmare, stabilirea unor coordonateprivind numărul, diversitatea pe grupe de organisme (bacterii, microfungi, microalge, protozoare) sau pe grupe fiziologice este lipsită de orice semnificaţie.

Izvoarele sunt medii acvatice formate prin apariţia la suprafaţa terestră a apelor subterane. Diferă foarte mult ca debit, temperatură şi compoziţie chimică. In apropiere de sursă sunt oligotrofe. Microbiota este foarte redusă şi formată din microorganisme provenite din apele freatice sau „spălate” din straturile subterane în trecerea spre suprafaţă. Sunt prezente în special bacterii Gram negative (Pseudomonas) şi forme prostecate (Hiphomicrobium, Caulobacter, etc).

Izvoarele minerale au un conţinut ridicat de săruri minerale dizolvate de apele care străbat diferitele formaţiuni geologice. Izvoarele care conţin compuşi ai Fe sunt populate de ferobacterii (Gallionella, Leptothrix).

Izvoarele termale îşi au originea în solurile vulcanice şi provin, în general, de la adâncimi mari. Au temperaturi de peste 50°C, care permit numai dezvoltarea organismelor procariote. Pot fi izvoare acide (bogate în H2C03) sau sărate (cu.săruri de Mg, Fe sau S).

Râurile prezintă un număr mare de factori variabili (viteza de curgere, debitul, adâncimea, conţinutul mineral). Mărimea deosebită a interfeţei cu litosfera de-a lungul malurilor determină fenomene de eroziune, de îmbogăţire cu substanţe minerale şi organice din sol, de la cele mai simple până la acizii humici, precum şi cu microorganisme alohtone.

Cursul superior este mai pur şi mai clar, cu grad ridicat de oxigenare, rapid, temperatură scăzută şi productivitate primară redusă. In cursul mijlociu încep să se manifeste influenţe antropogene. Cursul inferior este lent, cu turbiditate crescută şi depunere de sedimente, putând fi poluat cu îngrăşăminte, pesticide, cu ape uzate orăşeneşti sau industriale, cu metale grele, cu numeroşi compuşi toxici, etc.

După gradul de poluare pot exista trei tipuri majore:
1)ape oligosaprobe, cu conţinut redus de substanţă organică şi concentraţie mare de O2;
2)ape mezosaprobe, având un grad mediu de poluare şi cu diminuarea concentraţiei de O2;
3)ape polisaprobe, cu o foarte mare concentraţie de materie organică şi cu concentraţie redusă sau chiar absentă de O2.

Microbiota râurilor este heterogenă, în funcţie de condiţiile locale. Microorganismele autohtone se adaugă celor alohtone provenite din sol şi din diferite surse de contaminare. Cele alohtone au o existenţă efemeră, datorită incapacităţii de adaptare la condiţia oligotrofă (în râurile curate), la efectele radiaţiilor UV şi ale competiţiei bacteriofagilor şi protozoarelor bacteriovore.

Lacurile sunt bazine acvatice stagnante, localizate în depresiuni ale scoarţei terestre cu origine tectonică, vulcanică, glacială sau clastocarstică. în funcţie de concentraţia sărurilor conţin apă dulce, salmastră sau sărată. Adâncimea este variabilă (de la câţiva metri până peste 1000 – Lacul Baikal, 1741 m).

Pe baza gradului de trofîcitate se disting:

-lacurile oligotrofe sunt adânci, cu o concentraţie mică de nutrienţi minerali şi au productivitate primară redusă;
-lacurile eutrofe sunt mai puţin adânci şi conţin apă eutrofâ (bogată în nutrienţi). Conţin un mare număr de organisme saprobionte. Au o productivitate mare în stratul superior, iluminat, al coloanei de apă.

Fitoplanctonul se dezvoltă rapid. După moarte, componentele se depun şi sunt descompuse de microorganisme, cu un consum mare de O2. Final, microorganismele aerobe sunt înlocuite cu cele anaerobe, de bacteriile sulfat-reducătoare şi de cele sulfuroase incolore. Se acumulează H2S. Toamna, când datorită reducerii temperaturii are loc circulaţia apei, izbucnesc „înfloriri” planctonice;

-apele distrofice sunt ape dulci, care conţin o mare cantitate de substanţe organice dizolvate, coloizi şi fragmente de resuturi vegetale, de provenienţă predominant alohtonă.

Lacurile cu apă dulce au o microbiota foarte heterogenă, care include practic toate categoriile de microorganisme: eubacterii, actinomicete, cianobacterii, microfungi, microalge şi protozoare.

Lacurile sărate sunt caracterizate printr-o salinitate foarte diferită, ajungând chiar până la saturare, cu formarea de precipitate pe maluri, în regiunile cu evaporare mare, datorită temperaturii ridicate. Ele pot conţine NaCl, MgCl2, NaHCO3, borax (Na2Br407) sau MgS04 (lacurile „amare”). Lacurile sărate sunt populate de un număr limitat de bacterii halotolerante şi, în special halofîle (optimum de salinitate 20-30%), care conţin frecvent vacuole cu aer ce le permit modificarea compoziţiei pe verticală şi pigmenţi carotenoizi cu rol protector faţă de intensitatea prea mare a luminii solare, care le colorează coloniile în roşu sau oranj strălucitor.

Habitate şi comunităţi specifice microbiotei acvatice
Comunităţile de microorganisme ocupă diferite habitate adecvate pentru creşterea şi multiplicarea lor. Comunităţile de organisme prezente în straturile superioare ale apei sunt reprezentate de neuston şi plancton.

Neustonul (gr. neuo = a aluneca) este o comunitate complexă formată din eubacterii, cianobacterii, alge, microfungi şi protozoare, dezvoltată ca un monostrat sau ca un microstrat la interfaţa apă/aer. Este un habitat foarte aerat, intens luminat şi supus la fluctuaţii rapide de temperatură.

Este alcătuit din epineuston, respectiv din organisme care trăiesc în filmul de la suprafaţa apei şi din hiponeuston, organisme care trăiesc imediat sub suprafaţă.

La nivelul neustonului are loc o concentrare masivă de nutrienti minerali şi organici (în special, lipide), datorită acumulării lor din masa acvatică şi din aer, din cauza tensiunii superficiale ridicate.
Neustonul se comportă ca un substrat solid pe care se pot dezvolta numeroase bacterii (câteva milioane/cm2) aderente.

Planctonul (grec, „planktos” = care călătoreşte) este reprezentat de organisme a căror distribuţie este dependentă de mişcarea apei sau a aerului.

Planctonul are cea mai mare densitate în zona aerobă, unde fitoplanctonul se dezvoltă intens, realizând producţia primară de materie organică a bazinului acvatic.

Bentosul (grec, „benthos ” = adâncul mării) este reprezentat de organisme ataşate de sau trăind pe sau aproape de fundul apei, adică la interfaţa dintre hidrosferă sau litosferă reprezentată de sedimente.
Sedimentul bentonic este un mediu foarte favorabil pentru dezvoltarea microorganismelor. Aerob la suprafaţă şi progresiv anaerob în adâncime permite dezvoltarea masivă a producătorilor secundari, care folosesc compuşii organici depuşi din coloana supradiacentă.

Pleustonul (grec, „pleo” = a înota, a naviga) este un termen folosit în două accepţiuni. După Lincoln (1982) pleustonul reprezintă totalitatea organismelor acvatice care rămân în permanenţă la suprafaţa apei prin propria lor capacitate de plutire. In mod normal, sunt parţial imersate în apă şi parţial în contact direct cu aerul. Include macrofitele plutitoare. După Cheng (1975), pleustonul este un habitat situat la interfaţa dintre mare şi aer, incluzând bacterii, microfungi, microalge şi protozoare, reprezentând echivalentul marin al neustonului.

Oligotrofia. Capacitatea microorganismelor acvatice de a dezvolta în medii cu concentraţii minime de substanţe organice a fost descrisă de Zobell (1943). Conceptul de oligotrofie are o importanţă ecologică deosebită şi este definit de capacitatea microorganismelor de a creşte cu o rată mare, la concentraţii mici de substanţe organice. Această proprietate le permite să domine în comunităţile bacteriene naturale din bazinele acvatice.

Kuznetsov (1979) precizează că atributul de oligotrof se atribuie bacteriilor acvatice care se dezvoltă la prima cultivare in vitro, pe medii cu un conţinut de 1-15 mg C organic dizolvat la litru şi care cresc pe aceste medii şi în recultivările ulterioare, deşi se pot adapta şi la medii cu concentraţii mai mari de substanţe organice.

Kuznetsov (1979) propune gruparea bacteriilor oligotrofe în patru grupuri, în funcţie de răspunsul lor faţă de substanţele organice din mediu:

1)Organisme care se dezvoltă la prima cultivare pe apa sterilizată provenită din mediul studiat, dar nu se mai dezvoltă în recultivările ulterioare nici pe medii sărace şi nici pe medii bogate. Aceste bacterii nu s-au identificat, fiind cunoscute numai pe baza morfologiei la microscopul electronic.

2)Microorganisme care după cultivarea în apa testată (sterilizată în prealabil) şi transferată pe medii bogate cresc lent sau deloc. Ele încep să se dezvolte bine pe medii bogate în nutrienti, după recultivare pe apă sterilă sau mediu agarizat, sărac în substanţe organice.

3)Bacterii izolate pe medii speciale, în principal sărace, sau chiar prin metode speciale de izolare.

4)Bacterii studiate la microscopul electronic, dar încă nu au fost cultivate pe medii artificiale.

Bacteriile oligotrofe înglobează cu mare eficienţă nutrienţii prezenţi în concentraţii minime în mediu. Ele posedă structuri specializate, cum este prosteca, reprezentând un avantaj adaptativ important pentru fixarea pe diferite substraturi, dar şi pentru mărirea suprafeţei de absorbţie.

Durata unei generaţii în cazul bacteriilor oligotrofe este de 4-8 ore. Incapacitatea lor de a se dezvolta pe medii bogate în nutrienti, s-ar datora, probabil, producerii unor metaboliti toxici. Majoritatea microorganismelor oligotrofe produc H202, dar nu au catalaza pentru a o degrada. Importanţa acestui mecanism este demonstrată de faptul că ele se pot dezvolta pe medii bogate, suplimentate cu catalaza. Probabil că microorganismele oligotrofe se dezvoltă în asociaţie cu organismele copiotrofe producătoare de catalaza.

Microorganisme in alimentatie

in Biologie/Enciclopedie by

•Microorganisme de alterare:
–moo psihrofile
–moo termodurice
–moo lipolitice
–moo proteolitice
–moo halofile
–moo osmotolerante
–moo pectinolitice.

•Microorganisme de alterare
–moo proteolitice sunt moo care produc transformări proteinelor şi a compuşilor derivaţi din proteine (peptone, peptide, aminoacizi)

•există 2 categorii de moo proteolitice:

•bacteriile – agenţi ai putrefacţiei, adică a hidrolizei proteinelor de origine animală la:

•pH neutru = 6,5 – 7,

•temperatură = 20-370C,

•aw>0,9

•mucegaiurile – agenţi ai putrezirii, adică hidroliza proteinelor de origine vegetală care are loc la:

•pH neutru = 4,5-5.5,

•temperatură = 25-280C,

•aw>0,75 până la 0,9

•Microorganisme de alterare

–Când sunt în stare viabilă drojdiile nu produc hidroliza proteinelor şi aceasta explică incapacitatea acestora de a se dezvolta în medii bogate în proteine cum ar fi carnea, peştele, soia, fasolea.

•În timpul autolizei celulelor de drojdii acţionează o serie de enzime proteolitice intracelulare care determină hidroliza proteinelor până la cei mai simpli compuşi, ceea ce conduce la moartea celulelor.
–În cazul bacteriilor şi mucegaiurilor, proteoliza este generată de biosinteza unor proteaze extracelulare care acţionează singure după următorul mecanism:

•Transformarea proteinelor în aminoacizi poate să fie un proces benefic dacă se realizează în condiţii controlate şi poartă denumirea de maturare.

•Biodegradarea aminoacizilor în condiţii necontrolate determină caracteristicile senzoriale care în general se referă la:
–apariţia mucusului
–se modifică culoarea şi consistenţa
–apar mirosuri dezagreabile (de ou clocit dat de H2S şi de NH3).

Microorganisme de alterare

–bacteriile de putrefacţie
•au cea mai mare incidenţă în industria alimentară ca agenţi de alterare
•a materiilor prime – carne, lapte, ouă, peşte
•a subproduselor – caşul, pasta de carne
•a produselor finite.
•există 3 categorii de bacterii de putrefacţie:
•bacterii de putrefacţie aerobe
•bacterii de putrefacţie facultativ anaerobe
•bacterii de putrefacţie anaerobe

Microorganisme de alterare:
–bacterii de putrefacţie aerobe – bacterii care acţionează la temperaturi scăzute (psihrofile) dar şi bacterii mezofile (370C)

•genurile cu cea mai mare extindere

•genul Pseudomonas

•sunt bacterii Gram (-), nesporulate, de formă cilindrică, au capetele drepte sau curbate şi celulele sunt aşezate paralel formând palisade

•ele cresc la temperaturi de 4-370C şi produc proteaze care acţionează la temperaturi cuprinse între 30-450C, la pH = 6,5-8, care sunt termostabile

•genul Pseudomonas cuprinde speciile P. fluorescens, P. putida, P. putrefaciens

•sunt întânite frecvent în apă, sol şi produse alimentare bogate în proteine

•ele sunt considerate agenţi de alterare în depozitele de refrigerare, putând să se dezvolte şi să se înmulţească la temperaturi de cca 40C.

Microorganisme de alterare:

•genul Bacillus
•cuprinde bacterii Gram (+), sporulate, aerobe, care se dezvoltă la pH = 6-7 şi temperaturi optime de 370C

•există specii termofile care cresc optim la temperaturi de 40-450C

•genul Bacillus cuprinde speciile B.subtilis, B.cereus, B.coagulans, B.stearothermophillus care produc hidroliza gelatinei şi degradarea aminoacizilor cu sulf

•genul Proteus

•genul Proteus cuprinde speciile P.vulgaris, P.mirabilis.

Microorganisme de alterare:

–bacterii de putrefacţie facultativ anaerobe
•în această categorie intră bacteriile asociate cu microbiota intestinală şi alimente, au origine fecală, prezenţa lor indicând o stare de igienă necorespunzătoare.
•sunt denumite şi indicatori igienico-sanitari cuprind:
•endobacteriile din genurile Enterobacter, Enterococcus
•bacteriile coliforme cu specia reprezentativa – Escherichia coli
•streptococii fecali.

Microorganisme de alterare:
–bacterii anaerobe
•sunt nesporulate şi sporulate şi se dezvoltă într-o anumită succesiune
•după 2-3 zile cele din genurile Micrococcus şi Staphylococcus
•după 3-5 zile cele din genurile Bacillus şi Clostridium
•după 7 zile cele din genul Clostridium care produc proteoliza avansată în zonele unde nu are acces O2 cum ar fi de exemplu putrefacţia la os în cazul cărnii în conservă.

Microorganisme de alterare:
•genul Clostridium
•cuprinde bacterii Gram (+)
•sunt strict anaerobe
•sunt de formă cilindrică şi formează endospori cu diametrul mai mare decât diametrul celulelor
•se dezvoltă la pH neutru de 6-7 şi temperaturi optime de 300C-370C
•produc hidroliza gelatinei şi degradarea aminoacizilor cu sulf
•specii importante ale genului Clostridium sunt C.sporogenes, C.nigricans, C.perfringens – clostridii sulfito-reducătoare

Microorganisme de alterare:
–Detectia bacteriilor de putrefacţie se realizează în două etape:
•etapa de îmbogăţire
•este etapa în care se realizează cultivarea în apă peptonată (soluţie de 0,1% peptonă), 24 h la temperatură de 370C
•teste biochimice
•se determină amoniacul
•se realizează testele H.I.L.
•testul H – evidenţierea producerii de H2S
•testul I – evidenţierea producerii de indol
•testul L – evidenţierea lichefierii gelatinei

Microorganisme de alterare:
–moo halofile
•sunt moo care trăiesc şi acţionează în medii cu NaCl
•ele se împart în:
•slab halofile care tolerează concentraţii între 2-5% NaCl
•moderat halofile care tolerează concentraţii între 5-20% NaCl
•extrem halofile care tolerează concentraţii între 20-30% NaCl
•din această categorie fac parte bacteriile şi drojdiile

Microorganisme de alterare
–moo halofile
•drojdiile din genul Debaryomyces hansenii care se dezvoltă pe produse conservate cu sare sau supravieţuiesc în saramură
•sunt incluse şi unele bacterii facultativ patogene cum este Staphylococcus aureus
•din categoria de moo extrem halofile amintim genul Halobacter, Halococcus prezente în apele marine care se pot dezvolta pe carne şi pe peşte sărat formând pete de culoare roşie.

Microorganisme de alterare
–moo osmotolerante
•sunt moo care se dezvoltă în medii cu concentraţii mari de zahăr (20-30% zahăr) fiind şi rezistente în aceste medii
•produc alterarea (fermentarea) mierii de albine, siropuri concentrate, gemuri, dulceţuri, melasă, fructe confiate
•aceste moo sunt drojdii şi aparţin genului Zygosaccharomyces cu speciile Z.zmelis şi Z.rouxii

Microorganisme de alterare
–moo pectinolitice
•hidrolizează pectina, producând înmuierea ţesuturilor vegetalepot fi:
•bacterii din genul Bacillus
•mucegaiuri din genurile Aspergillus, Rhizopus, Mucor
•aceste moo produc enzime pectinolitice active la temperaturi scăzute şi pH = 4,5 – 5.

FORMELE BACTERIILOR

in Biologie/Enciclopedie by

Formele asismetrice:

-forma bombată la una sau la ambele extremităţi: -formă de măciucă

-formă de haltera
-forma lanceolată
-forma reniferă.

Gruparea bacteriilor reprezintă un criteriu important pentru dentificare şi rezultă în urma nedezlipirii celulelor sau neseparării lor în urma diviziunii directe.

1.Gruparea diplo: – diplococi
– diplobacili

In cazul diplobacililor aceştia sunt aşezaţi unul după altul sau se pot grupa în unghiuri asemanatoare litere “V” (bacilul rujetului).

2.Gruparea strepto: – streptococi

3.Gruparea tetrada – apare în cazul cocilor (cate 4 coci):

4. Gruparea sarcina – doua tetrade suprapuse:

5.Gruparea în litere chinezeşti este caracteristică bacililor:

6. Gruparea palisadă (grilaj) este caracteristică bacililor. Aceştia sunt aşezaţi în paralel asemenea dinţilor unui pieptene:

7. Gruparea stafilo este caracteristică cocilor, aceştia fiind aşezaţi sub forma de ciorchine de strugure (stafilococus aureus).

8. Gruparea sub formă de filament

9. Gruparea ramificată

Dimensiunea bacteriilor

Bacteriile prezintă o lungime medie de 1 – 8 μm. Există şi bacterii cu lungimea de 15 μm şi grosime de 0.1 – 0.2 nm. Există o corelaţie strânsă între lungime şi grosime – genurile Clostridium şi Bacillus (cereus, subtilis).

Constantele fizice ale bacteriilor

Acestea se referă la suprafaţă, greutate şi volum. Aceste valori variază de la o specie la alta, iar în cadrul aceleiaşi specii prezintă valori constante, de regula, raportul suprafaţă/greutate şi suprafaţă/volum este mult mai mare în cazul bacteriilor comparativ cu celulele animale superioare.

Structura celulei bacteriene

Celula bacteriană este formată din: – înveliş sau perete celular
– continut
– organite (numai la anumite specii)

Invelişul. Scheletul biochimic este format dintr-un strat dublu de fosfolipide. Prezintă o structură elastică, nu are rezistenţă mecanică, iar din punct de vedere biochimic intervine în reglarea presiunii osmotice şi reprezintă sediul proteinelor enzimatice care pot migra către interiorul sau exteriorul celulei.

Rolurile peretelui celular:

-reprezintă un filtru care permite pătrunderea selectivă a substantelor nutritive, facilitând şi eliminarea metaboliţilor;

-separă celula de mediul în care se găseşte;

-joacă rol de barieră osmotică;

-intervine în diviziune şi sporogeneză.

Mezozomii reprezintă invaginări sau plieri ale peretelui celular către interiorul celulei. O celulă bacteriană poate avea 1 sau 2 mezozomi. Are formă tubulară sau veziculară.
Din punct de vedere funcţional au rol asemănător mitocondriilor de unde şi denumirea de condrioizi.

Conţinutul celulei bacteriene

Este reprezentat de citoplasmă, în care, pe lângă alte structuri există şi material genetic.

Materialul genetic sau materialul nuclear este alcătuit dintr-o molecula dublu catenară de AND cu o lungime cuprinsă între 1000-1400 nm şi o grosime de 2 nm. Prezintă aprox. aceeaşi formă cu celula bacteriană şi reprezintă 5 – 16% din volumul acesteia. Se leagă de membrana citoplasmatică şi se colorează prin metode speciale. Materialul genetic contine şi molecule mici de AND bicatenar numite plasmide. Totalitatea plasmidelor formează plasmonul. Plasmidele mai sunt cunoscute sub denumirea de AND extracromozomal.

Materialul genetic are rol în autoreplicare, heteroreplicare, determinarea caracterelor genetice ale celulei bacteriene şi transmiterea lor ereditara.

Autoreplicarea – molecula de AND dublu catenară se desface, iar clivajul este urmat de alipirea imediata a catenelor complementare.

Heteroreplicarea intervine în sinteza unor proteine funcţionale numite enzime.

Citoplasma – reprezintă un sistem coloidal, complex, fin granular, format din substanţe nutritive, glucide, lipide, proteine, săruri minerale şi apă. Are consistenţa unui gel. Nu prezintă o organizare bine definită ca cea a celulei eucariote, nu are reticul endoplasmatic (RE). Este alcatuită din material genetic şi structuri granulare, incluziile, vacuolele. La celulele îmbătrânite citoplasma se retractă, iar cantitatea de AND se reduce, cu formare de structuri granulare cu vacuole.

Structura fin granulară se datorează prezenţei unui număr foarte mare de molecule de ARN ribozomal cunoscute sub denumirea de ribozomi sau granulele lui Palade. Reprezintă 80-90% din total ARN citoplasmatic şi reprezintă sediul sintezei proteinelor. In citoplasmă există şi ARN de transfer care reprezintă 10-20% din total ARN.

Incluziile sunt formaţiuni cu caracter inert alcătuite din polimeri organici sau anorganici şi reprezintă probabil rezerve de substanţe nutritive.

Magnetozomii sunt incluzii care conţin Fe şi se întâlnesc la bacteriile acvatice.

Cromatoforii reprezintă aparatul fotosintetic întalnit la bacteriile fotosintetizante.

Vacuolele conţin lichid sau gaz, în special N (azot) şi intervin în reglarea presiunii osmotice faţă de mediul extern.

Pigmenţii reprezintă criterii de identificare a speciilor, iar semnificaţia lor biologica nu este pe deplin cunoscută.

Citoplasma este sediul metabolismului celular. La acest nivel au loc acumulările de substanţe nutritive din mediile de creştere, sintezele celulare, procesele de dezasimilaţie şi transformare calitatitivă care condiţionează alte fenomene cum ar fi creşterea şi multiplicarea.

Organitele celulare La anumite specii bacteriene, pe suprafaţa celulelor există organite celulare. Acestea sunt reprezentate de cili sau pili. Cilii sau flagelii sunt filamente cilindrice, flexibile cu o lungime de câteva ori mai mare decat cea a celulei bacteriene, o grosime cuprinsă între 0,01 – 0,02 μm. Sunt vizibili numai la microscopul electronic. Toate bacteriile care prezintă cili sunt mobile. In practică se pun în evidenţă prin preparate proaspete (examinare între lamă şi lamelă) – se pune o picatură de lichid între lamă şi lamelă sau examinare pe medii semisolide proaspete, în cazul în care se formează colonii difuzibile care se dezvoltă în film continuu (fenomen de roire).

In funcţie de prezenţa şi numărul cililor, bacteriile se împart în:
-atricha = fără cili;
-monotricha = un singur cil la una din extremităţi (pseudomonas aeruginosa);
-amfitricha = 2 cili situaţi câte unul la o extremitate a bacteriei;
-lafotricha = mai mulţi cili situaţi la o extremitate a celulei bacteriene;
-peritricha = mai mulţi cili situaţi pe toată suprafaţa celulei bacteriene (E.Colli, Proteus mirabilis şi unele specii ale genului Clostridium).

La bacteriile gram pozitive – gram (+), coloraţie albastru-violet – cilii sunt alcătuiţi din 2 discuri, iar la bacteriile gram negative – gram (-), coloraţie roşie – din 4 discuri.
Discurile prezintă următoarea terminologie:
-discul M = disc de membrana sau disc rotor;
-discul S = disc submembranar sau disc stator;
-discul P = disc din stratul peptidoglicanic;
-discul L = disc din membrana externă.

Cele 4 discuri sunt unite printr-un ax transversal. Intre ax şi filament există carligul sau articulaţia flexibilă.

Din punct de vedere chimic, cilii sunt alcătuiţi dintr-o proteina cunoscută sub denumirea de flagelină, cu o structura asemănătoare miozinei.

Rol: intervin în locomoţie, cu ajutorul cililor bacteriile invadează ţesuturile şi sunt dirijate către substanţele nutritive (fenomen cunoscut sub denumirea de chimiotactism pozitiv) şi îndepartate de substanţele nocive (chimiotactism negativ).

Prezenţa cililor este determinată genetic, dar anumiţi factori de mediu induc variaţii fenotipice (Listeria monocytogenes şi Yersinia enterocolitica sunt mobile la temperatura de 20 – 250C şi imobile la 370C.

Pilii sau fimbriile sunt apendici filamentoşi mai scurţi decât cilii. Există mai multe categorii de pili: I, II, III, IV, V si F. In ultimul timp s-a sugerat că categoriile de la I la V să fie denumite fimbrii, iar tipul F să fie denumit pil (pil propriu-zis, pil sexual sau pil donor).

Fimbriile şi pili sunt diferiti din punct de vedere chimic; fimbriile sunt alcătuite din subunităţi proteice, iar tipul F este alcătuit dintr-o fosfoglicoproteină – pilina.

Pilii sunt aşezati pe toată suprafaţa celulei bacteriene, apar mai rar la bacteriile gram (+) şi mai des la cele gram (-).

Au funcţii diferite:
categoriile I → V îndeplinesc următoarele roluri:
– măresc gradul de vitalitate al bacteriilor şi determină o rezistenţă mai mare la fagocitoză;
– măresc aderenţa celulelor bacteriene la epitelii;
– au rol în procesul de hemaglutinare;
– formează membrane la suprafaţa mediilor lichide.
tipul F – intervine în fenomenul de conjugare al bacteriilor.

Morfologia şi biologia sporului bacterian

Forma de spor se întâlneşte la anumite specii bacteriene (gen Bacillus, Clostridium, specia de coc Sporosarcina ureae). Sub această formă bacteriile pot rezista perioade lungi (zeci de ani) în condiţii nefavorabile.

Dintr-o singură celula vegetativă se formează un singur spor. Mai rar 2 spori (bacterii bisporulate).
Etapele sporogenezei (reprezintă procesul de transformare a celulei vegetative în spor):
-etapa I – pregatirea celulei pentru sporogeneză (contopirea materialului genetic, segmentarea acestuia şi reorganizarea celor 2 cromozomi);.
-etapa II – formarea presporului;
-etapa III – evoluţia separata a celor 2 segmente;
-etapa IV – maturarea sporului.

Maturarea sprorului reprezintă un proces prin care acesta capată proprietăţi caracteristice:
-formarea învelişurilor sporale;
-formarea unor compuşi chimici caracteristici sporului;
-sporul capată o rezistenţă mai mare la acţiunea factorilor de mediu comparativ cu celula vegetativă;
-intensitatea proceselor metabolice scade foarte mult.
Comparativ cu celula vegetativă, sporul prezintă dimensiuni mai mici: L = 1,5 – 2 μ;  transversal 1,2 μ.

Structura sporului bacterian (de la interior spre exterior)

Inima sporului – formată din sporoplasmă (corespunzătoare citoplasmei celulei vegetative) şi nucleoplasmă sau material nuclear format din AND.

Membrana internă – delimitează sporoplasma şi formează uneori mezozomi. Este cunoscută şi sub denumirea de intină.

Cortexul – înveliş gros format din peptidoglicani cu capacitate electro-optica redusă.

Invelişurile sporale sau exina sau tunicile sporale – au structură plurilamelară.

Exosporium – este prezentă numai la anumite celule bacteriene.

Apendicii sporali – au formă de tuburi turtite, situaţi la una din extremităţile sporului bacterian, cu funcţie biologică incomplet cunoscută.

Corpii parasporali se întâlnesc numai la anumite celule bacteriene şi prezintă caractere de patogenitate pentru insecte la anumite specii cum ar fi Bacillus subtilis, Bacillus megatherium.

Caracteristicile biologice şi fizico-chimice ale sporului

Sporul reprezintă o formă dormantă a bacteriei la nivelul căruia nu au loc schimburi de substanţe nutritive cu mediul extern, motiv pentru care nu creşte şi nu se multiplică. Activitatea metabolică la nivelul sporului este redusă.

Prezintă o rezistenţă mai mare la acţiunea factorilor externi datorită conţinutului mai mic în apă (40-50%) comparativ cu celula vegetativă (80-90%).

Sporul conţine o cantitate mai mică de apă liberă, ioni de P şi K. De asemenea, prezintă concentraţii ridicate de ioni de Ca, Mg, Mn, cisteină, proteine structurale şi enzime litice (glucozodehidrogenaza). Enzimele sporale au greutate moleculară mai mică şi sunt termorezistente.

Impermeabilitatea faţă de coloranţi – motiv pentru care se colorează numai prin metode speciale.

Termorezistenţa: rezistă câteva zeci de minute sau chiar ore la 1200C căldură umedă şi 1800C caldură uscată. Termorezistenţa variază în funcţie de specia bacteriană precum şi de condiţiile de mediu în care a avut loc sporogeneza. Astfel, bacteriile care sporulează pe medii cu un conţinut bogat în ioni de Ca sunt mai rezistente la temperatură decât cele care sporulează pe medii nutritive sărace în ioni de Ca.

Rezistenţa la uscăciune.

Rezistenţa la anumiţi agenti chimici: alcool, cloroform, glicerină (glicerina favorizează dezvoltarea microbiană).

Germinarea
Reprezintă procesul prin care sporul bacterian se transformă în celulă vegetativă. Are loc în 2 faze:
1. iniţierea geminării – sporul îşi măreşte volumul ca urmare a absorbţiei unei cantităţi mari de apă. Invelişurile sporale, la unele specii, se lizează, iar la altele se dezintegrează.

2. dezvoltarea post germinativă – celula vegetativă capătă proprietăţi caracteristice.

Germinarea şi sporogeneza sunt determinate genetic, ele găsindu-se sub controlul a 50 de gene. Cele 2 procese sunt influenţate de factorii de mediu astfel:

-sporogeneza este influenţată de temperatură, uscăciune, absenţa substanţelor nutritive, creşterea densităţii pe unitatea de volum sau pe suprafaţa de mediu nutritiv, prezenţa oxigenului în cazul bacteriilor anaerobe;

-germinarea este influenţată de anumiţi factori: şocul termic, pH-ul cuprins între 6 şi 8; prezenţa substanţelor nutritive – ioni de Ca, Na, K, α-alanina, etc.

Infecţiile provocate de bacteriile care sporulează sunt considerate, în general, neeradicabile, iar în industria alimentară aceste specii ridică probleme privind maturarea şi conservarea produselor.

Examinarea condiţiilor de cultivare şi al
caracterelor culturale

Examinarea condiţiilor de cultivare
-se apreciază mediile de cultură folosite, temperatura şi durata de incubare, atmosfera de incubare, pH mediilor.

Examinarea caracterelor culturale
-se execută pe perechi de medii, întâi examinăm mediul lichid , apoi cel solid;
-caracterele culturale sunt determinate genetic şi constituie criterii de identificare a speciilor.
Examinarea caracterelor culturale în mediul lichid

Se apreciază:
1)turbiditatea;
2)fenomenele de suprafaţă;
3)sedimentul sau depozitul.

1) Turbiditatea – poate fi absentă sau prezentă, iar în cazul prezenţei poate fi discretă, accelerată, moderată.
2) Fenomenele de suprafaţă pot fi prezente sau absente; în cazul prezenţei se apreciază inelul, membrana sau pelicula.
3) Sedimentul sau depozitul poate fi prezent sau absent, iar în cazul prezenţei se apreciază forma, aspectul înainte şi după agitare. Astfel întâlnim sediment sub formă de filament, fuior (Pasteurella muttacida), flocoane (Bacillus anthracis).

Examinarea caracterelor culturale la suprafaţa mediilor solide
La suprafaţa mediilor solide celulele bacteriene se pot dezvolta sub formă de colonii izolate sau sub formă de gazon.

Gazonul este un strat uniform continuu care se dezvoltă pe întreaga suprafaţă a mediului de cultura, apare în principal la speciile care prezintă aparat ciliar foarte activ (Proteus vulgaris).

Coloniile izolate sunt aglomerări de bacterii care rezultă în urma multiplicării unei singure celule bacteriene. In cazul coloniilor izolate se apreciază mai multe caractere: forma – în majoritatea cazurilor forma circularî, punctiformă, filamentoasă, dentritică, lenticulară.

Marimea coloniilor este influenţată de densitatea celulelor pe unitatea de suprafaţă;
-colonii mici cu diametrul sub 1 mm (Listeria monocytogenus);
-colonii medii cu diametrul se 1 mm şi peste (Escherichia Coli, Salmonella);
-coloni mari cu diametrul peste 2 mm (Bacillus cereus).

Culoarea – din acest punct de vedere există colonii pigmentate şi colonii nepigmentate; uneori pigmentul este difuzibil în masa mediului. Coloniile pot fi pigmentate în roşu, portocaliu, roz, negre, etc.

Gradul de emulsionaritate sau aderenţa la mediu – din acest punct de vedere există colonii care se raclează uşor de pe suprafaţa mediul şi colonii care se raclează mai greu atunci când se doreşte realizarea frotiurilor.

Aspectul marginilor – există colonii cu margini netede, regulate sau neregulate, zimţate.

Aspectul suprafeţelor – există colonii cu suprafata netedă, lucioasă sau aspră, rugoasă.

Consistenţa – există colonii untuase, mucoase, păstoase.

In urma examinării caracterelor culturale pe medii solide coloniile bacteriene se împart în 3 categorii:

1.colonii de tip S – netede, lucioase, cu margini netede;
2.colonii de tip R – aspre, rugoase, cu margini neregulate;
3.colonii de tip M – mucoase, care creează impresia de alunecare pe suprafaţa mediului de cultură.

In urma transplantărilor regulate, coloniile de tip S se pot transforma în colonii de tip R, fenomen cunoscut sub denumirea de rofizare. La unele specii bacteriene se poate aprecia şi mirosul (Pseudomonas aeruginosa – miros de iasomie, E. coli – miros de amoniac, Clostridium – ……ars).

Particularităţi privind examinarea caracterelor culturale ale bacteriilor anaerobe
In mediul lichid nu se constată fenomene deosebite – prezenţa unui guler de spumă la suprafaţa meidului.
Pe medii solide: colonii pufoase (Clostridium tetani) sau lenticulare (Clostridium perfringens).

Organismele vii

in Biologie/Enciclopedie by

Se ştie însă că organismele vii sunt compuse din molecule nevii. Apare atunci întrebarea de ce materia vie este total diferită de materia nevie? De ce organismele vii reprezintă mult mai mult decât suma moleculelor nevii din care se compun?

La aceste întrebări s-a încercat un răspuns încă din Antichitate postulând existenţa unei forţe vitale de origine divină cu care sunt înzestrate organismele vii. Deşi această problemă nu face obiectul lucrării noastre, datorită interacţiunii dintre biomaterialele polimerice şi materia vie este util şi interesant să cunoaştem modul cum a fost pusă problema în timp şi cum au evoluat concluziile în acest domeniu.

În prezent există două teorii referitoare la apariţia materiei vii, a vieţuitoarelor, a vieţii în general. Prima teorie, în ordine cronologică este cea creaţionistă conform căreia viaţa a fost creată dintr-o formă de energie primordială de către Divinitate.

Diferite forme ale religiei susţin ipoteze diferite pentru actul creaţionist, cea mai interesantă fiind prezentată în Biblie. La prima vedere, afirmaţiile par a fi nerealiste şi neştiinţifice, dar analiza mai profundă a acestora arată că autorul Genezei (un capitol din Biblie) era în posesia unor cunoştinţe considerate ştiinţifice în prezent care prezintă aspecte privind originea vieţii şi Pământului. Procesul creaţiei prezentat în Geneză cuprinde zece etape principale:

1. începutul creaţiei;
2. apariţia unui Pământ cuprins de întuneric şi gaze;
3. apariţia luminii;
4. apariţia atmosferei;
5. apariţia uscatului;
6. formarea plantelor terestre;
7. soarele, stelele, luna devin observabile;
8. apariţia vieţuitoarelor marine;
9. apariţia vieţuitoarelor terestre;
10. apariţia omului.

Ştiinţa confirmă că aceste etape au avut loc în ordinea descrisă anterior. Şansele ca autorul Genezei să fi nimerit din întâmplare această ordine au probabilitate de 1 la 3 628 800! Este ca şi cum, legaţi la ochi am scoate la întâmplare numerele de la 1 la 10 dintr-o cutie şi le-am aşeza în ordine consecutivă. Este total neştiinţific să considerăm că autorul Genezei nu a avut anumite cunoştinţe referitoare la desfăşurarea acestor etape şi să nu luăm în consideraţie critic afirmaţiile din acest capitol al Bibliei.

Să analizăm acum şi teoria „ştiinţifică” a apariţiei vieţii pe planeta noastră, teorie la care Charles Darwin a avut o contribuţie importantă prin formularea concepţiei evoluţioniste a speciilor.

Conform acestei teorii, organismele vii au apărut spontan datorită unor condiţii prielnice. Astfel se presupune că la început Pâmântul a avut o atmosferă compusă din CO2, NH3, CH4 şi H2O. Energia solară, descărcările electrice şi erupţiile vulcanice au descompus şi apoi recombinat componentele formând primii aminoacizi care s-au acumulat în apă şi s-au combinat între ei formând alţi compuşi organici astfel încât Oceanul Planetar a devenit o „supă organică”.

În această supă ar fi apărut întâmplător o moleculă care ar fi avut capacitatea remarcabilă de a se reproduce (replica). Aceste molecule s-au adunat, tot întâmplător, au format un înveliş protector (membrană) ducând la apariţia primelor celule vii. Cât de probabile sunt aceste fenomene? Să le analizam ştiinţific.

În anul 1953 s-a reuşit printr-o descărcare electrică într-o atmosferă compusă din H2, CH4, NH3 şi H2O sinteza a patru aminoacizi. Amintim că reacţia are loc în absenţa oxigenului şi că, după sinteză, aminoacizii formaţi au fost îndepărtaţi din raza de acţiune a descărcării electrice, altfel ar fi fost rapid descompuşi.

Presupunând că aminoacizii au ajuns în apă, scăpând de acţiunea distructivă a radiaţiilor UV, ei încep să se combine formând diferiţi compuşi organici. Dar este cunoscut faptul că apa nu este un mediu prielnic de dezvoltare a moleculelor complexe, aminoacizii fiind nevoiţi să iasă pe uscat unde ar fi descompuşi rapid de către radiaţiile UV.

Să admitem totuşi că s-au format întâmplător cei aproximativ 100 aminoacizi cunoscuţi astăzi (20 fiind absolut indispensabili vieţii) şi, în mod normal, ar fi apărut 50% în forma levogiră şi 50% în forma dextrogiră. Nu există argumente că 20 de aminoacizi levogiri (existenţi în materia vie) să participe în continuare doar ei în procesul de apariţie a vieţii. Cum a fost posibil ca în această „supă organică” să reacţioneze doar aminoacizii levogiri, restul să fie doar „spectatori”?

Să admitem că aminoacizii levogiri încep să reacţioneze între ei formând proteine. Şansa de a se produce o astfel de proteină cu masă moleculară medie este de 1 la 10113. Din teoria probabilităţilor se cunoaşte că un fenomen cu probabilitatea de 1 la 1050 nu se poate produce.

În celule există peste 2000 de proteine specializate denumite enzime. Ce şanse ar fi avut formarea întâmplătoare a acestor proteine? Calculele arată că această probabilitate este de 1 la 1040 000!!! Mai mult, din întâmplare ar fi trebuit să se formeze glucidele, lipidele, membrana celulară şi acizii nucleici (ADN şi ARN). Calculele arată că şansa de a se forma din întâmplare o singură histonă (complex ADN/proteine) are o probabilitate de 1 la 20100, număr mai mare decât toţi atomii din toate stelele şi galaxiile vizibile.

Mult mai greu este de explicat apariţia codului genetic care este absolut necesar reproducerii celulei. Mecanismul de funcţionare a codului genetic este prea complex pentru a admite că ar fi putut să apară din întâmplare. Ştim că proteinele se formează pe un tipar ADN-ARN, dar acizii nucleici nu se pot obţine fără proteine preexistente. În acest context cine s-au format mai întâi – proteinele sau acizii nucleici?

Răspunsul la toate problemele ridicate anterior nu poate fi decât unul singur: materia vie nu putea să apară la întâmplare, ea este rezultatul unui proces inteligent de creaţie, proces pe care mintea omenească încă nu poate să şi-l imagineze.

Dacă totuşi, prin absurd, am admite apariţia materiei vii la nivelul celulei, evoluţia ulterioară (conform teoriei lui Darwin) ar trebui să ducă la apariţia fiinţelor vii mai complexe care ar culmina pe Pământ cu formarea omului. Acest proces evolutiv ar fi trebuit să lase în fosile forme de trecere treptată a unei specii mai puţin evoluate în alta mai evoluată (păsări din reptile, mamifere din patrupede, patrupede din peşti, vertebrate din nevertebrate, omul din maimuţă etc.).

Aceste forme intermediare nu au fost identificate în documentele fosile şi dezvăluie mai degrabă un model de salturi evolutive decât o evoluţie lentă conform teoriei lui Darwin. Presupunerea că mutaţiile genetice ar contribui la evoluţie nu este nici ea susţinută cu argumente, mutaţiile genetice fiind mai curând un motiv de involuţie decât de evoluţie. Sistemul genetic este astfel conceput încât el trebuie să menţină caracteristicile unei specii nu să modifice specia în altă specie mai evoluată conform teoriei lui Darwin.

Documente fosile arată că, în cadrul unei specii evoluţia este neglijabilă chiar pe o perioadă foarte lungă de timp. Descoperirea unei muşte fosilizate de aproximativ 40 miliarde de ani a pus în evidenţă faptul că aceasta are o anatomie internă comparabilă cu cea a muştelor din perioada noastră, deci nu poate fi vorba de o evoluţie.

Fosilele descoperite în roci din perioade vechi nu dezvăluie un început simplu de evoluţie. Documentele fosile arată doar existenţa unor bacterii şi plante unicelulare pe o perioadă de circa trei miliarde de ani după care, brusc la începutul Cambrianului asistăm la o „explozie” de organisme vii complexe şi perfect dezvoltate: moluşte, spongieri, stele de mare, trilobiţi etc. Această apariţie bruscă de organisme vii, perfect dezvoltate, ca şi altele de acest gen nu a putut fi explicată cu teoria evoluţionistă.

O apariţie bruscă o întâlnim în documentele fosile şi pentru omul modern. Homo sapiens apare în arhivele fosile în urmă cu circa 50 000 ani şi de atunci nu avem dovezi ale unei transformări biologice sau în capacitatea creierului acestuia. Teoria lui Darwin nu poate explica această apariţie.

Argumentele prezentate anterior, deşi nu sunt singurele, determină comunitatea ştiinţifică să pună sub semnul întrebării sau chiar să nege teoria evoluţionistă şi să accepte sub anumite forme, pe baza unor argumente ştiinţifice, teoria creaţionistă, evident nu sub forma unor mituri şi legende existente în literatură.

Revenind la subiectul lucrării noastre putem afirma, fără tăgadă, că inteligenţa umană a obţinut succese remarcabile în toate domeniile de activitate, inclusiv în creşterea gradului de sănătate prin utilizarea diferitelor tipuri de biomateriale. Repetăm afirmaţia că biomaterialele interacţionează cu materia vie permiţând celulelor diferitelor organe sau chiar întregului organism viu o funcţionare cât mai aproape de cea normală.

Prin înţelegerea din ce în ce mai avansată a modului complex de funcţionare a materiei vii, inteligenţa umană poate să realizeze materiale, evident nevii, care să permită eliminarea sau depăşirea unor deficienţe apărute în funcţionarea organismelor vii.

Cunoaşterea biomaterialelor polimerice, a proprietăţilor lor, a posibilităţilor de sinteză şi modificare, dar mai ales a interacţiunii cu materia vie ne dă posibilitatea obţinerii de noi materiale care să se adapteze din ce în ce mai bine la interacţiunea cu organismele vii.

Sperăm ca prin această lucrare să avem o contribuţie cât de mică la efortul general de îmbunătăţire a stării de sănătate a oamenilor prin utilizarea diferitelor tipuri de biomateriale cu proprietăţi noi.

Compoziţia chimică a organismelor vii este calitativ şi cantitativ diferită de cea a materiei nevii. Moleculele organismelor vii, numite biomolecule, conţin carbon, hidrogen şi azot în proporţii diferite faţă de cele întâlnite în compoziţia scoarţei terestre, după cum se poate observa în tabelul 1.2 (răspândirea relativă a unor elemente chimice în scoarta pământului şi în organismul uman, ca procent din numărul total de atomi):

Tabel 1-2. Raspândirea elementelor chimice în scoarţă şi organismul uman
Scoarţa pământului % Organismele vii %
O 47 H 63
Si 28 O 25,5
Al 9 C 9,5
Te 4,5 N 1,4
Ca 3,5 Ca 0,31
Na 2,5 P 0,22
K 2,5 Cl 0,08
Mg 2,2 K 0,06
Ti 0,46 S 0,05
H 0,22 Na 0,03
C 0,19 Mg 0,01

Compuşii organici prezenţi în materia vie se întâlnesc într-o varietate extraordinară şi mulţi dintre ei sunt de o complexitate deosebită. Chiar celulele cele mai simple şi mai mici, bacteriile, conţin un număr foarte mare de molecule organice diferite. Cea mai mare parte din materia organică din celulele vii constă din macromolecule, cu mase moleculare cuprinse între 104 şi 4×107, incluzând peptide, proteine, acizi nucleici, polizaharide (amidon, celuloză, glicogen), glicoproteine, lipoproteine etc.

De exemplu, în celula bacteriei Escherichia coli se întâlnesc peste 3000 de tipuri de proteine şi peste 1000 de tipuri de acizi nucleici.

În organismul uman se găsesc aproximativ 10 000 de tipuri diferite de proteine cu structuri chimice diferite faţă de cele ale altor specii, chiar dacă aceste proteine au funcţii foarte asemănătoare. Fiecare specie are setul său chimic distinct de macromolecule proteice şi de acizi nucleici. Deoarece există peste 1,5 milioane de specii de organisme vii, se poate aprecia că toate acestea conţin împreună între 1010 şi 1012 tipuri diferite de proteine şi aproximativ 1010 tipuri diferite de acizi nucleici.

Pe lângă numărul imens de tipuri de macromolecule, organismele vii prezintă şi o suprastructură, menţinută prin existenţa unor forţe de natură fizică (legături de hidrogen, forţe van der Waals, forţe ion-dipol, dipol-dipol etc.), suprastructură ce poate fi secundară, terţiară şi cuaternară. Această suprastructură complică şi mai mult studiul acestor macromolecule, cu atât mai mult cu cât multe dintre aceste suprastructuri se manifestă doar în interiorul organismelor vii.

În mod paradoxal însă, imensa diversitate de molecule organice (şi în special macromolecule) din organismele vii se reduce, în cele din urmă, la o simplitate surprinzătoare. Biomoleculele sunt compuse din câteva elemente constitutive identice, de dimensiuni mici, legate covalent unele de altele, în lanţuri lungi. Amidonul şi celuloza sunt formate din lanţuri de molecule de glucoză legate covalent.

Proteinele sunt compuse din lanţuri de aminoacizi cu structură cunoscută. În proteine se găsesc numai 20 de tipuri de aminoacizi diferiţi, dar aranjarea lor în secvenţe variate de-a lungul lanţurilor permite obţinerea unui număr imens de macromolecule diferite ca structură. În mod asemănător, acizii nucleici (ADN, ARN) sunt alcătuiţi dintr-un număr de opt unităţi constituente diferite, numite nucleotide, patru pentru ADN şi patru pentru ARN.

Mai mult, cei 20 de aminoacizi diferiţi şi cele opt nucleotide existente în acizii nucleici se întâlnesc la toate speciile vii. Această „simplitate” poate fi un argument în favoarea teoriei ce susţine originea comună a tuturor organismelor vii.

În ultimii 50 de ani chimia a reuşit sinteza unui număr mare de compuşi organici macromoleculari, compuşi care îşi găsesc aplicaţii în prezent, aproape în toate domeniile de activitate ale omului, datorită proprietăţilor lor interesante şi utile cât şi posibilităţii de a le modifica în concordanţă cu cerinţele de utilizare.

În câteva din aceste domenii de utilizare, polimerii sintetici vin în contact direct sau indirect cu organismele vii: medicină (chirurgie, ortopedie, stomatologie), biologie, industria textilă, ambalajele din industria alimentară, farmaceutică, cosmetică etc. Contactul direct sau indirect cu organismele vii nu trebuie să perturbe procesele biologice, deci aceşti polimeri – pe lângă proprietăţile de utilizare specifice aplicaţiei – trebuie să fie şi compatibili cu organismele vii. Această proprietate poartă numele de biocompatibilitate.

După moartea organismelor vii, polimerii care au intrat în structura acestora se degradează uşor şi rapid sub acţiunea factorilor naturali (lumină, oxigen, căldura, umiditate, micro-organisme etc.) până la stadiul de compuşi organici simpli care reintră în ciclul proceselor metabolice ale acestor organisme. Se spune că aceşti polimeri sunt biodegradabili.

Nu acelaşi lucru se întâmplă cu majoritatea compuşilor macromoleculari sintetici. Utilizarea polimerilor sintetici pe scară tot mai largă în diferite sectoare de activitate (construcţii, ambalaje, industria autovehiculelor etc.) conduce la apariţia unor mari cantităţi de deşeuri care, datorită stabilităţii la acţiunea agenţilor naturali de degradare, creează – prin acumulare – grave prejudicii mediului înconjurător.

Go to Top

Copyright © 2016 by CYD.RO. Toate drepturile sunt rezervate
Designed by Dianys Media Solutions - realizare site web - creare site web

loading...