Microbiologia - introduzione virus, batteri e miceti

Microbiologia

Microbi: organismi piccoli che possono causare malattie.

Storia della microbiologia: micro nasce fine 1600.

• 1796: Jenner con vaccinazione antivaiolo.
• 1929: Fleming scopre penicillina.
• 1955: Watson e Crick.

Regni viventi

• Funghi, org uni/pluricell, no fotosintesi, assorbono nutrimento da terreno.
• Piante, pluricell che assorbono nutrimento by fotosintesi.
• Monere, unicell procarioti, es. alghe azzurre, batteri.
• Animali, pluricell che ricavano nutrimento da altri organismi.
• Protisti, unicell eucarioti con nucleo, es. protozoi.

In ordine di grandezza: Parassiti > Funghi > Batteri > Virus.

Prioni: proteine infettanti che se vengono a contatto con le nostre proteine le modificano creando infezioni → genera encefalopatie spongiformi (es. mucca pazza nel 1986).

Virus: parassiti endocellulari obbligati, genoma protetto da capside (involucro proteico), acido nucleico a DNA o RNA, non hanno apparati energetici.

Mi o i, o i o ga is o pe h o vive te, o auto o o →→ Virus nudo è più resistente, quello con pericapside è meno resistente perché quando viene distrutto pericapside (proteico) il virus diventa immune.

Batteri: cell procariotiche, nucleoide zona in cui risiede nucleo, pochi organuli, citoplasma, membrana plasmatica rivestita da parete di peptidoglicano, capsula, flagello e fimbrie → hanno diverse forme: bacilli, cocchi, spirilli, ecc.

Funghi/miceti: eucarioti, hanno nucleo, mitocondri, vacuoli, ecc organelli, essi hanno anche parete cellulare (non presente in cell animali).

• Unicellulari, lieviti.
• Pluricellulari, muffe.

Disinfezione, antisepsi e sterilizzazione

Disinfezione: distruzione mirata della maggior parte dei patogeni, ottenuta con mezzi chimici.

p eve go o l’e t ata ell’ospite di i o ga is i vivi, i i izio e o dist uzio e di.

Antisepsi: tecniche che microrganismi nei tessuti viventi, tramite mezzi chimici.

Sterilizzazione: procedimento in grado di uccidere tutti i microrganismi presenti in un oggetto o ambiente, comprese le spore già u a osa a o tatto o l’a ia o più ste ile.

Metodi fisici e chimici

Metodi fisici: calore secco o umido, radiazioni (UV o ionizzanti), filtrazione.

• Calore: tempo richiesto è proporzionale alla temperatura.

Tempo di morte termina è il tempo minimo per uccidere una sospensione di microrganismi ad una T.

Altera principalmente struttura proteine e lipidi (denaturazione/ossidazione).

Calore secco → denaturazione proteine, danni ossidativi, effetti tossici → 3 metodi: flambaggio, incenerimento, stufa a secco.

Calore umido → presenza di acqua accentua denaturazione consentendo T + basse e tempi brevi → metodi: ebollizione, tindalizzazione, autoclave, pastorizzazione.

• Radiazioni.
• Filtrazione.

Metodi chimici: liquidi, gas.

Liquidi: acido peracetico, glutaraldeide.

Gas: formaldeide, ozono, ossido di etilene, gas plasma (gas ionizzato, azione di campo magnetico su materia gassosa che viene disgregata producendo particelle instabili (ioni, rad liberi, ecc) reattive che interagiscono con microrganismi.

Cappe a flusso laminare

Cappa a flusso laminare: box per lavorare in sterilità, aria entra solo da filtro.

Cappa di 1 classe, protegge principalmente operatore che sta fuori.

Cappa di 2 classe protegge sia operatore che campione.

Cappa 3 classe, isola completamente il campione (x patogeni pericolosi che si trasmettono con aria).

Cellula procariotica

Cellula procariotica: No membrana nucleare, reticolo endoplasmatico, app del Golgi e mitocondri.

• Citoplasma è delimitato da membrana citoplasmatica, dalla quale si dipartono verso interno delle invaginazioni che formano sistema dei mesosomi.
• Trasporto passivo/attivo.
• Parete cellulare (peptidoglicano, polimero di due zuccheri che si alternano: N-acetilglucosamina ed acido muramico): gruppi principali sono Gram + e Gram -.

Gram +, membrana citoplasmatica è ricoperta da uno spesso strato di peptidoglicano che ha intercalati altri polimeri quali gli acidi teicoici che possiedono elevata attività antigenica.

Nella colorazione di Gram i batteri Gram+ rimangono colorati con il primo colorante (Cristalvioletto).

Gram -, membrana cellulare è ricoperta da un sottile strato di peptidoglicano, no ac teicoici.

La membrana esterna alla parete batterica denominata lipopolisaccaride batterico (LPS) estremamente tossico per l’uomo e per gli animali.

• Capsula ben definita: capsula; se non definita: glicocalice (formazione biofilm, quindi colonie batteriche, attraverso quorum sensing, che è un meccanismo di comunicazione) è polisaccaridica, assente in vitro e presente in vivo.

Colorazioni

Colorazioni.

Semplici: cristalvioletto, fucsina basica, blu di metilene.

Differenziali: Gram, Ziehl-Neelsen.

Cell eucariote: coloranti basici per evidenziare nucleo basofilo e coloranti acidi per evidenziare citoplasma acidofilo.

Cell batterica si usano coloranti basici xk basofila – I campioni devono essere fissati prima di colorarli (Gram + violetto x cristalvioletto, Gram rosso x fucsina o safranina).

Parete micobatteri (alcol-acido resistenti): peptidoglicano, acidi teicoici e cere → cere proteggono micobatteri da essiccazione e dai disinfettanti, consentono sopravvivenza batterica per tempo prolungato nonostante condizioni avverse → colorazione Ziehl-Neelsen → colorato con fucsina fenicata a caldo + colorante blu di metilene.

Strutture batteriche

Flagelli x movimento.

Pili x adesione.

Pili F x processo di coniugazione batterica.

Cromosoma batterico è costituito da DNA in una zona detta nucleoide, ha struttura circolare --> presenti anche molecole di DNA circolare, i plasmidi che codificano per pili, tossine, ecc di cui hanno bisogno.

Possono esistere anche plasmidi coniugativi, codificano per un ponte coniugativo che permette --> trasferimento orizzontale di plasmidi.

Genetica batterica

• Trasformazione.

Trasferimento di informazioni genetiche tramite DNA extracellulare (muore cell, rilascia DNA che penetra in cell ricevente e si ricombina con il suo DNA) --> nuovi caratteri per cellula ricevente.

• Trasduzione.

Trasferimento di DNA tra batteri, mediato dai fagi.

Fago litico: fago rilascia il suo genoma nella cell batterica ---> infezione --> replica il suo genoma e si generano tanti fagi nella cellula; può capitare che durante la formazione dei fagi, un frammento di DNA batterico o plasmide sia inserito erroneamente nei capsidi virali e si chiamano particelle trasducenti --> questi fagi (particelle trasducenti) possono infettare altre cell batteriche e anziché generare fagi, donano DNA a cell riceventi --> DNA fagico si ricombina con DNA cell batterica ricevente --------> trasduzione generalizzata all’interno del genoma batterico.

-->Fago lisogeno: fago temperato (inietta genoma ricombinazione --> diventa profago). In presenza di stimolo esterno, viene escisso genoma fagico che si porta dietro un poco di quello batterico, incorporato in nuove particelle fagiche che generano virus diverso e trasmettono materiale genetico a nuova cellula --------> trasduzione specializzata.

• Coniugazione.

Trasferimento di materiale genetico da batterio con plasmide F (F+) --> (che codifica anche per la produzione del pilo F) e uno che non lo possiede (F-).

Oltre alla coniugazione possono esserci degli elementi genetici trasponibili, chiamati trasposoni, sono pezzi di DNA che hanno la capacità di spostarsi dentro alla cellula; alle loro estremità hanno delle sequenze IS, sequenze ripetute e invertite.

Metabolismo batterico

Metabolismo batterico.

Reazioni chimiche che avvengono in un batterio con produzione di energia (esoergoniche) o con sottrazione di energia (endoergoniche).

Anabolismo = sintesi di nuova sostanza vivente, utilizzo energia.

Catabolismo = degradazione dei costituenti organici, ricavo energia (ATP).

Classificazione in base alla richiesta di ossigeno

Classificazione batteri in base alla richiesta di ossigeno:

• Aerobi, necessitano di ossigeno.
• Anaerobi, in assenza di ossigeno, fermentano.
• Facoltativi, respirazione in presenza di ossigeno, fermentazione in assenza di ossigeno.
• Microaerofili, crescono meglio con poco ossigeno, crescono anche senza.

Fasi di crescita batterica

• Fase di latenza: Non si ha moltiplicazione, dipende da quanti batteri ci sono e dal tipo di cell e terreno di coltura; inoculo i batteri e non vedo nulla per il primo momento perché i batteri si adattano.
• Fase esponenziale: Tutte le cellule si dividono, crescita continua ed esponenziale, cominciano a produrre metaboliti primari.
• Fase stazionaria: Aumentano metaboliti e nutrienti diminuiscono, la metà delle cellule muore e metà si replica, produzione metaboliti secondari (antibiotici, tossine, pigmenti, ecc). I batteri sporigeni danno origine alle spore (fase di difesa).
• Morte: Riduzione sost nutritive e aumento sostanze tossiche, vengono uccise tutte le cell tranne sporigeni.

Tempo di generazione dei batteri 4.

Es: Tempo zero abbiamo 100 cellule, dopo 8 h ne avremmo 100 x 2^{numero di divisioni ottenute}.

Numero totale di batteri = Numero iniziale di batteri x 2.

Classificazione in base alla temperatura di crescita

Classificazione dei batteri in base alla temperatura di crescita:

• Termofili, alte temperature (40 a 70).
• Mesofili, temperature intermedie (20 a 45).
• Psicrofili, basse temperature (0 a 25).

Riproduzione batterica e spora

Riproduzione batterica: x scissione binaria.

Spora: dei batteri Gram+ dei generi Bacillus e Clostridium.

Le spore batteriche sono endospore, si formano per resistere a condizioni ambientali avverse.