Batteriologia

Lezione 1 microbiologia generale ed immunologia

Definizione organismo vivente

Un organismo vivente trasforma energia (nutrirsi per sopravvivere) e scambiarla con l’ambiente e per poi riprodursi. I virus sono un concetto particolare di essere vivente perché non riescono a trasformare energia ma si riproducono, quindi soddisfano a metà la definizione di essere vivente.

Cos’è la tassonomia?

Branca della biologia che studia comparativamente i diversi organismi viventi e li raggruppa in base a caratteristiche comuni.

Cos’è una specie?

Categoria di classificazione degli organismi simili tra loro, che comprende individui in grado di accoppiarsi tra loro e di generare prole feconda.

10 animali con nome volgare e nome scientifico

• Gatto - Felis catus
• Cane - Canis lupus familiaris
• Cavallo - Equus caballus
• Iguana - Iguana iguana
• Scinco dalla lingua blu - Tiliqua scincoides
• Insetto stecco italiano - Bacillus rossius
• Insetto foglia verde o gialla - Phyllium bioculatum
• Insetto foglia secca - Extatosoma tiaratum
• Lumaca gigante africana - Lissachatina fulica
• Camaleonte pantera - Furcifer pardalis
• Furetto - Mustela putorius furo
• Petauro dello zucchero - Petaurus breviceps
• Granchio arcobaleno - Cardisoma armatum

Microbiologia

Microbiologia = biologia degli organismi microscopici, non visibili a occhio nudo: protozoi, funghi, alghe, batteri, cianobatteri, virus.

Nel 1866 viene proposto il regno dei protisti. La microbiologia è una branca della biologia che studia la struttura e le funzioni dei microrganismi, cioè di tutti quegli organismi viventi unicellulari, pluricellulari o acellulari, non visibili a occhio nudo: ciò comprende batteri, archaea, alcuni tipi di funghi, lieviti, alghe e protozoi; la microbiologia studia inoltre virus e prioni, sebbene questi non siano classificati come esseri viventi in senso stretto.

Piante e animali

Pluricellulari con forte differenziazione delle cellule e dei tessuti.

Protisti

I protisti sono un regno di organismi eucarioti, un gruppo eterogeneo e polifiletico di organismi, in cui si includono gli eucarioti che si possono considerare non appartenenti ai regni animali, piante o funghi. Pluricellulari, unicellulari o cenocitici; i pluricellulari sono a bassa o nulla differenziazione delle cellule e dei tessuti. I protisti sono alghe, protozoi, funghi e batteri.

Germinazione spontanea

Scoperta circa nel 1700, gli organismi si trasformano. Prima esisteva il regno dei Protisti: alghe, protozoi, funghi e protozoi.

Leishmaniosi

Causata dai protozoi.

Funghi come agenti delle micosi

Il termine medico che indica un'infezione provocata da funghi patogeni.

ME (Microscopio Elettronico)

Viene scoperto e vengono suddivisi in cellule eucariote e procariote.

Differenze tra eucarioti e procarioti

Nucleo circondato da membrana cellulare solo negli eucarioti (EU), nei procarioti (PRO) non è un vero e proprio nucleo ma è un nucleolo. I batteri hanno solo 1 cromosoma (corredo aploide). Gli eucarioti ne hanno di più, mitosi solo nei eucarioti. Non ci sono mitocondri nei procarioti. I ribosomi sono presenti sia negli eucarioti sia nei procarioti.

C'è un errore, non è millimetri ma micrometri.

Clamidia

La clamidia è un'infezione batterica, causata da un microorganismo, la Chlamydia trachomatis. Tra le infezioni sessualmente trasmesse è tra le più diffuse. È più frequente nelle donne, ma colpisce indifferentemente uomini e donne, con un picco intorno ai vent’anni, ossia all’inizio della vita sessuale attiva. Microrganismo appartenente al genere Chlamydia (comprendente le specie patogene Chlamydia trachomatis, Chlamydia pneumoniae e Chlamydia psittaci) responsabile di quadri infettivi prevalentemente dell’apparato urogenitale e respiratorio.

Dal punto di vista microbiologico la clamidia è un batterio, ma in patologia si comporta come un parassita, in quanto per sopravvivere deve infettare una cellula ospite. La clamidia presenta una parete cellulare molto irregolare e all’esame microscopico appare come un denso corpo incluso, che sposta il nucleo della cellula.

Dal punto di vista clinico la clamidia è responsabile di varie malattie. Le forme di infezione genitourinaria da clamidia (Chlamydia trachomatis) costituiscono circa il 50% delle cosiddette uretriti non gonococciche, vale a dire quelle infezioni da contagio sessuale sostenute da germi diversi da Neisseria gonorrhoeae (o gonococco).

Zoonosi

Le zoonosi sono malattie che si trasmettono dagli animali all’uomo. Tra i microorganismi patogeni si trovano Giardia lamblia, Mycobacterium marinum, e Chlamydia psittaci.

Rickettsiae

Piccolo microrganismo coccoide o coccobacillare, con dimensioni poco maggiori dei grandi virus; è caratterizzato da uno spiccato polimorfismo e può presentarsi in forme isolate o in brevi catenelle. Può essere trasmessa da zecche. Le clamidie e le rickettsiae sono parassiti intracellulari obbligati, sono più piccoli degli altri microorganismi. Il microscopio ottico ha il massimo potere di risoluzione è 100x. Microscopio normale o in campo chiaro; devo colorare le cose perché se no non le vedo.

Microscopia a fluorescenza

Luce ultravioletta (L.O. ½ luce bianca). Aumenta il potere di risoluzione. Non è percepita all’occhio umano. Vengono usati i fluorocromi. Tecnica di immunofluorescenza. Per vedere se un cane ha la leishmaniosi si usa una tecnica di immunofluorescenza indiretta.

Microscopia elettronica

Utilizza un fascio di elettroni al posto della luce. Si può raggiungere 1,000,000x (0,1 nm). La messa a fuoco avviene tramite elettromagneti. L’interno è sotto vuoto spinto per evitare interferenze sul fascio elettronico.

M.E. a trasmissione

Colorazione positiva: Sali di metalli pesanti (Pb, U, W) aumentano il contrasto del campione. Colorazione negativa: acido fosfountico (PTA) e acetato di uranile a pH acido non si legano al campione ma scuriscono le zone circostanti. Descrizione: la sbarretta sotto misura 50 nanometri. Quindi riesco a capire più o meno la grandezza delle strutture circolari. Sono virus. Colorazione negativa. Virus con colorazione negativa. Quella a S è eucariota, quella a D è procariota. La cellula eucariota è più grande di quella procariotica, ed è anche molto più complessa. I batteri possono assumere varie forme come quelle allungate dove il lato corto più o meno misura 1 micron ovvero un millesimo di millimetro, invece il lato lungo è circa dai 3 ai 10 micron, più o meno. Esistono anche altre forme come quelle tonde più o meno hanno un diametro di un micron. Nelle cellule procariote ci sono meno organuli perché è meno complessa. Non c’è il nucleo ma il nucleoide. Non ci sono i mitocondri. I batteri stessi sono diventati mitocondri. La produzione energetica del batterio avviene nella membrana citoplasmatica. Abbiamo anche i ribosomi che servono per la sintesi proteica. La parete batterica non è presente negli eucarioti, lo hanno solo le cellule procariote. Ci possono essere anche strutture accessorie come flagelli o pili. La cellula procariotica è più semplice di quella eucariotica CON L’ECCEZIONE delle strutture di rivestimento cellulare.

Forme e disposizioni delle cellule batteriche

Le cellule microbiche hanno una risposta a una certa colorazione, la colorazione di Gram. I Gram positivi diventano rossi. I Gram negativi diventano blu. È il primo approccio di classificazione tassonomica. Si riesce a vedere con il microscopio ottico, che ha un ingrandimento massimo di mille volte (cioè mille X). Se vedo un batterio che è 10^-6 lo vedo mille volte più grande lo vedo 10^-3, quindi 1 millimetro. Bisogna porsi delle domande codificate a carattere dicotomico. Di che colore è? Di che forma è? Ma bisogna classificarli ancora di più. Nell’ambito del genere ci sono altre specie.

• Rotonda → chiamati cocchi, possono essere raggruppati a grappolo e si chiamano stafilococchi (perché stafilo significa grappolo in greco). Se invece si dispongono uno dopo l’altro si chiamano streptococchi.
• Bastoncellare → chiamati bacilli. Come l’Escherichia coli che si possono trovare negli organismi viventi in particolare nell’intestino, infatti sono enterobatteri. Si possono avere caratteri compensali o opportunista o patogeno. C’è stato un caso a Pescara in cui non si poteva il bagno perché c’erano in mare, perché hanno trovato feci in mare. Come i Bacillus antralis che è un Gram positivo.
• Forme intermedie, lievemente allungate → chiamate coccobacilli. Brucella bacillis o Brucella abortus che porta alla brucellosi. È una malattia tipica di animali, soprattutto bovini e ovini che provoca un aborto, solo che è una zoonosi. In Sicilia ma anche in altre zone dell’Italia c’è questa malattia. È una malattia di difficile diagnosi perché ha dei sintomi molto vaghi.
• Forme allungate ma curve → chiamati vibrioni. Come il Colera il suo agente biologico è il Vibrio-colera. In Italia non è presente. Si muore perché si spruzza acqua da tutte le parti perché vomiti e hai la diarrea e dopo poche ore si muore per disidratazione, si chiama anche morte secca.
• Forme elicoidali → chiamati spirilli. Un vaccino per il cane trivalente di solito sono parvovirosi, leptospira e epatite. La Leptospira è di forma elicoidale che di solito è nelle acque o mediata da topi.

Patogeno diretto o commensale o opportunista. Un cromosoma batterico è circolare. Il nucleoide è fatto da un cromosoma batterico molto spiralizzato.

Nucleo

In biologia, organulo cellulare di forma variabile, delimitato da una membrana, presente in quasi tutte le cellule eucariotiche animali e vegetali; contiene la cromatina e svolge un importante ruolo nella regolazione del metabolismo cellulare e nella trasmissione delle informazioni genetiche al citoplasma.

• La membrana nucleare è assente (Nucleoide).
• Può essere considerato un unico cromosoma.
• La cellula batterica è aploide (n). Quindi hanno solo 1 cromosoma.
• Il nucleoide è addossato ad una invaginazione della membrana.

Mesosoma

Indica l'invaginazione della membrana plasmatica che si ripiega nel protoplasma, presente in alcuni batteri.

I batteri si moltiplicano per scissione binaria o per gemmazione. La prima è più semplice, siccome si creano organismi tutti uguali non ci sono ne figli ne genitori, non c’è la verticalità che c’è come nell’uomo. La scissione binaria è un tipo di riproduzione asessuata in cui una cellula madre si divide simmetricamente in due cellule figlie più piccole di eguali dimensioni. La gemmazione è un processo per cui un gruppo di nuove cellule forma un'escrescenza (gemma) che rimane attaccata all'individuo genitore fino a formare colonie (es: coralli e spugne).

Citoplasma

Parte di protoplasma che circonda il nucleo della cellula. Il citoplasma è la sostanza, a prevalente struttura colloidale, compresa fra membrana plasmatica e membrana nucleare. Nel citoplasma sono disciolte molecole di metaboliti più piccoli: le macromolecole. Queste possono rimanervi allo stato di soluzione o di gel, determinando così modificazioni nella fluidità citoplasmatica. Il citoplasma comprende tutte le sostanze funzionanti della cellula (il protoplasma) ad eccezione del nucleo; consiste di una soluzione acquosa di enzimi e di altre macromolecole, ATP, trasportatori di elettroni, aminoacidi, nucleotidi e sostanze inorganiche, come fosfati, sodio e potassio, in gran parte sotto forma di ioni. NO mitocondri.

Contiene:

• Plasmidi: materiale genetico extra-cromosomiale. I plasmidi sono piccoli filamenti circolari di DNA superavvolto a doppia elica, presenti nel citoplasma e distinguibili dal cromosoma batterico per le loro dimensioni ridotte. Il materiale genetico che li contraddistingue permette all'organismo ospite di svolgere varie funzioni non essenziali, ma conferiscono alla cellula proprietà speciali.
• Ribosomi: per la sintesi proteica. I ribosomi sono degli organuli citoplasmatici presenti in tutte le cellule, sia procariotiche che eucariotiche (a differenza dei mitocondri presenti solo negli eucarioti), formati da rRNA, che si trovano nel citoplasma, sia liberi che adesi al reticolo endoplasmatico, con la funzione di operare la traduzione dell’mRNA durante il processo della sintesi proteica.
• Materiale di riserva sotto forma di granuli, C (carbonio), P inorganico, lipidi: come riserva, sotto forma di cere. Se i batteri hanno un’elevata quantità di cere saranno idrorepellenti all’acqua e saranno più resistenti nell’ambiente perché sono isolati dall’acqua. Di solito i micobatteri hanno questa caratteristica, e il più famoso è Micobacterium tuberculosis.

Malattie nel globo importanti

• Hanno creato un vaccino per la malaria. Questa malattia è in Africa, Asia e sud America.
• La tubercolosi è ancora una zoonosi.
• L’AIDS è una malattia sessualmente trasmissibile, ma si può trasmettere anche con il sangue o con le siringhe dei drogati.

Qual è la differenza tra un latte fresco e uno a lunga conservazione?

Non ci sono i conservanti nel latte a lunga conservazione.

Latte pastorizzato

Questo termine deriva da Pasteur che ha inventato questo metodo di conservazione. Era un signore di campagna che possedeva animali. Vide che gli uomini soffrivano di tubercolosi dopo aver bevuto il latte, quindi ha inventato questa lavorazione del latte basata sul calore. Questo trattamento ne altera il gusto. Quelli invece che rendono i latti a lungo conservazione cambia ancora di più. I micobatteri e i lipidi diventano più resistenti con l’ambiente ma possono essere inattiviti con la pastorizzazione.

Membrana citoplasmatica

Definizione: membrana cellulare o citoplasmatica rappresenta il confine primario del citoplasma cellulare, avvolge il protoplasto ed è la principale barriera osmotica cellulare. È una tipica unità di membrana fatta da fosfolipidi e proteine. Per dare la forma deve essere rigida. Serve per regolare gli scambi tra l’interno e l’esterno delle cellule. Serve per essere in contatto con il mondo esterno. Serve per la protezione.

Compiti principali della membrana citoplasmatica

• Barriera: Il film protettivo fornisce uno scambio di composti attivo, passivo, selettivo, regolato con l'ambiente esterno. A causa della permeabilità selettiva, la cellula e i suoi compartimenti sono separati e forniti con le sostanze necessarie.
• Trasporto: Attraverso il film è la transizione dei composti da una cellula all'altra. Grazie a questo, i composti nutritivi vengono rilasciati, i prodotti finali del metabolismo vengono rimossi, si verifica la secrezione di varie sostanze. Inoltre, si formano gradienti ionici, la concentrazione di ioni e il pH sono mantenuti al livello ottimale. Sono necessari per l'attività vigorosa degli enzimi cellulari.
• Matrice: Questa funzione fornisce un certo orientamento e interposizione delle proteine di membrana, nonché la loro interazione ottimale.
• Meccanico: A causa di ciò, l'autonomia della cellula, le strutture interne è assicurata. Un elemento è anche connesso con altri simili-struttura della membrana citoplasmatica.
• Energia: Sullo sfondo della fotosintesi dei cloroplasti e durante la respirazione cellulare nelle membrane, i sistemi di trasferimento di energia sono attivi. Anche i composti proteici sono coinvolti, sede di molti processi metabolici (respirazione, fotosintesi). Sono presenti enzimi biosintetici che catalizzano le reazioni terminali di biosintesi di lipidi di membrana e di varie classi di macromolecole che compongono la parete cellulare batterica (peptidoglicano, acidi teicoici, lipopolisaccaridi e semplici polisaccaridi), sede di generazione e utilizzo di ATP durante il trasporto di elettroni. I componenti della catena di trasporto degli elettroni, l’ATP fosfotransferasi e i componenti dell’apparato fotosintetico sono localizzati nella membrana.
• Recettore: Un numero di proteine presenti nella membrana fornisce la percezione di vari segnali. Ad esempio, gli steroidi che circolano nel sangue interessano solo le cellule bersaglio che hanno i recettori ormonali appropriati. Composti chimici che forniscono impulsi (neurotrasmettitori) sono anche associati a specifiche proteine cellulari bersaglio.
• Individuazione dei segnali ambientali per la chemiotassi.

Nei procarioti appare come una tipica membrana cellulare ovvero presenta una struttura a sandwich come due linee esterne sottili opache agli elettroni e separate da un’area chiara, trasparente agli elettroni se osservata in sezione ultrasottile al microscopio elettronico.

Struttura della membrana citoplasmatica

La membrana cellulare si trova tra la parete e il citoplasma, ed è molto simile a quella delle cellule eucariotiche. È costituita da un doppio strato di molecole lipidiche tra le quali sono inserite delle molecole amfipatiche proteiche, responsabili delle diverse funzioni della membrana. Tale struttura è tipica delle membrane unitarie presenti nelle cellule di tutti gli organismi viventi. Le proteine integrali o intrinseche o interne (70-80%) difficilmente separabili dalla membrana. Le proteine periferiche estrinseche o esterne (20-30%) poste più esternamente sono moderatamente adese alla membrana e quindi facilmente removibili. Nei batteri sono presenti gli opanoidi che stabilizzano la struttura della membrana e sono fatti da molecole simili allo sterolo. La sua funzione è quella di selezionare la direzione e l’entità degli scambi con l’esterno; è legata anche alla divisione cellulare ed è sede degli enzimi, dei vettori di idrogeno dei processi di fosforilazione osmotica.