Riassunto di Microbiologia veterinaria

Microbiologia veterinaria

Batteriologia Virologia Immunologia
Stella Murru
Università degli studi di Teramo
Facoltà di Medicina Veterinaria

Batteriologia

Sommario

• Differenze tra eucarioti e procarioti ............................................................................ 3
• Misure in microscopia ..................................................................................................................... 6
• Struttura delle cellule procariote .............................................................................. 8
• Forme e disposizioni batteriche ......................................................................................... 10
• Componenti della cellula batterica
  • Membrana citoplasmatica ........................................................................................................................... 11
  • Parete cellulare ............................................................................................................................................ 15
  • Capsula........................................................................................................................................................ 22
  • Flagelli ........................................................................................................................................................ 25
  • Pili ............................................................................................................................................................... 26
  • Fimbrie ........................................................................................................................................................ 27
• Spore ....................................................................................................................................................... 29
• Fattori di crescita microbica .............................................................................................. 32
• Microrganismi negli alimenti .............................................................................................. 40
• Curva di crescita microbica .................................................................................................. 44
• Microrganismi patogeni ........................................................................................................... 47
• Variabili dell’ambiente, dell’ospite e dell’agente .................................................... 48
• Meccanismi di patogenicità indotti dai batteri ............................................................ 50
• Tossine batteriche .......................................................................................................................... 55
• Microrganismi e patologie di nostro interesse ............................................................. 58
• Resistenza agli antibiotici ..................................................................................................... 60
• Trasformazione, trasduzione e coniugazione ............................................................... 63
• Virologia ........................................................................................................................................ 68
• Immunologia ................................................................................................................................ 88

Microbiologia: scienza che studia gli organismi non visibili ad occhio nudo. Grazie all’invenzione del microscopio nel 1700 è stato possibile quindi venire a conoscenza di un mondo di cui si ignorava l’esistenza.

Se lasciamo un pezzo di carne all’esterno avverrà un processo di alterazione portato avanti dai microrganismi.

Microrganismi: esseri viventi, invisibili ad occhio nudo, che esistono come singole cellule o aggregati cellulari. Una singola cellula microbica è capace di realizzare i suoi processi vitali di crescita, produzione di energia e riproduzione indipendentemente da altre cellule.

Flora microbica: microrganismi innocui che vivono in simbiosi con i loro ospiti (talvolta si può verificare l’endosimbiosi, ovvero una simbiosi intracellulare) Esistono diverse categorie di microrganismi. La tassonomia è la disciplina che si occupa della classificazione gerarchica di elementi viventi o inanimati.

• Una specie è una categoria di classificazione degli organismi che comprende individui in grado di accoppiarsi tra loro e di generare prole feconda.
• Nella nomenclatura binomiale (Linneo) ogni creatura vivente viene contraddistinta da due termini: il genere, con iniziale maiuscola, e la specie, con iniziale minuscola. Es. Homo sapiens

Caratteristiche dei viventi rispetto ai non viventi

Esistono cinque caratteristiche che, prese tutte insieme, distinguono un organismo vivente da un oggetto inanimato:

• Riproduzione
• Crescita e lo sviluppo
• Adattamento all’ambiente
• Risposta agli stimoli
• Trasformazione dell’energia, usata per nutrimento e riproduzione

Piante e animali: pluricellulari con forte differenziazione delle cellule e dei tessuti.

Protisti: organismi pluricellulari, unicellulari o cenocitici; pluricellulari sono a bassa o nulla differenziazione delle cellule e dei tessuti.

• Cenocitico = organismo in cui, entro un’unica parete cellulare, sono presenti più nuclei che derivano o dalla divisione di un nucleo iniziale o dalla fusione di più cellule (→ sincizio)

Gli organismi non visibili ad occhio nudo, prima del microscopio, venivano chiamati protisti e comprendono:

• Alghe
• Protozoi
• Funghi
• Batteri

Le cellule vengono suddivise in due grandi categorie:

• Cellule procariote
• Cellule eucariote

(Dopo microscopio) Tutti gli organismi si dividono in tre grandi domini:

1. Archei procarioti unicellulari
2. Batteri
3. Eucarioti: sia unicellulari che pluricellulari, comprendono 4 regni:
   • Protisti: alghe, funghi (simili) e protozoi
   • Funghi
   • Piante
   • Animali

Differenze tra eucarioti e procarioti

Dimensioni di una cellula:

• Eucarioti: 2-25 µm
• Procarioti: 0.3-2 µm

Regione nucleare

• Nucleo: Procarioti non hanno un nucleo vero e proprio, non presentano membrana nucleare e nucleolo. Eucarioti presentano nucleo, membrana nucleare e nucleolo.
• Numero cromosomi: Procarioti hanno un solo cromosoma. Eucarioti hanno un numero >1. Cellule somatiche che costituiscono il nostro corpo hanno 23 paia di cromosomi. Gameti sono aploidi (uno per paio) e cellule sono diploide (un paio).
• Istoni: solo eucarioti. Molecole proteiche strettamente associate al DNA e coinvolte nella determinazione della struttura della cromatina e nella regolazione dell’espressione genica. Cromatina = complesso di proteine e acidi nucleici in cui è organizzato il genoma cellulare. Gli istoni sono proteine che si legano al DNA e consentono di farlo avvolgere attorno ad esse e ripiegarlo su sé stesso formando una struttura molto compatta.

Divisione nucleare per mitosi:

• Eucarioti: sia mitosi (cellule somatiche) che meiosi (cellule germinali).
• Procarioti: non hanno nucleo e usano fissione binaria (riproduzione asessuata).

La mitosi e la fissione binaria sono processi che portano alla formazione di due cellule figlie attraverso la divisione di una cellula madre, mentre la meiosi ha come prodotto finale quattro cellule figlie a partire sempre da una singola progenitrice.

Strutture citoplasmatiche

Movimento ameboide: solo procarioti. Movimento ameboide è tipico di amebe e macrofagi. Tale movimento è dovuto alla creazione di uno pseudopodo (falso piede) che si forma grazie a un flusso citoplasmatico che si estende nella direzione del movimento.

Mitocondri: solo eucarioti. I mitocondri sono delimitati da due membrane, una interna e una esterna, e sono dotati di un DNA proprio, il DNA mitocondriale. Una delle funzioni più importanti dei mitocondri è quella di produrre energia. Mitocondri erano organismi procarioti che, penetrando nel citoplasma di cellule più grandi, hanno instaurato una relazione endosimbiotica perdendo, nel corso di milioni di anni, la capacità di essere autonomi.

Reticolo endoplasmatico: solo eucarioti. Il reticolo endoplasmatico può essere di due tipi: liscio o rugoso. Esso è formato da un insieme di tubuli e cisterne che si estendono dal nucleo cellulare verso il citoplasma ed è coinvolto in numerose funzioni cellulari, tra cui la produzione e il controllo qualità delle proteine, la formazione di glicoproteine, la biosintesi dei lipidi e delle membrane biologiche, la detossificazione delle sostanze dannose per la cellula.

Apparato di Golgi: solo eucarioti. Formato da una serie di cisterne appiattite impilate l'una sull'altra. Al suo interno si svolgono la maturazione e lo smistamento delle biomolecole necessarie alle funzioni cellulari, tra cui le proteine neosintetizzate, i lipidi di membrana, le vescicole secretorie e lisosomiali.

Lisosomi: presenti in numerose copie solo negli eucarioti. Rappresentano il sistema digerente della cellula in quanto sono formati da vescicole che contengono enzimi litici in grado di degradare componenti organici e diverse sostanze di natura endogena e esogena.

Vacuoli: solo eucarioti. Vescicole contenenti acqua ed altre sostanze importati per la cellula. I vacuoli sono degli organuli cellulari caratteristici delle cellule vegetali, ma presenti anche in funghi e protozoi. La funzione principale del vacuolo è quella di regolare la pressione di turgore, cioè la pressione esercitata dai liquidi interni contro la parete cellulare.

Cloroplasti: solo eucarioti. Tipo di organulo presente nelle cellule delle piante e nelle alghe eucariotiche. All'interno di questi organuli si svolge il processo della fotosintesi clorofilliana: l'energia luminosa viene catturata dai pigmenti di clorofilla (e non solo) e viene convertita in energia chimica (ATP e NADPH).

Ribosomi: entrambi. Complessi macromolecolari, immersi nel citoplasma o ancorati al reticolo endoplasmatico ruvido o contenuti in altri organuli (mitocondri e cloroplasti), responsabili della sintesi proteica. La loro funzione è quella di leggere le informazioni contenute nella catena di RNA messaggero (m-RNA).

Ultracentrifuga: utilizzata per separare piccole particelle le une dalle altre, è una centrifuga in grado di ruotare a velocità molto elevate. A parità di parametri, una particella più pesante andrà a depositarsi sul fondo della provetta posta all’interno di questo dispositivo prima di una particella più leggera. Particelle di dimensioni diverse hanno tempi di sedimentazione diversi. Il coefficiente di sedimentazione misura il rapporto tra la velocità di sedimentazione di un corpo ideale (sfera) e quella del corpo in esame, a parità di condizioni di riferimento. Lo Svedberg (simbolo S) è un'unità di misura del coefficiente di sedimentazione.

Mesosomi: solo procarioti. Invaginazione della membrana citoplasmatica di notevoli dimensioni e di forma irregolare presente nei procarioti.

Strutture di superficie

Membrana cellulare: entrambi. Sottile rivestimento, con spessore di 5-10 nm (50-100 Å), che delimita la cellula in tutti gli organismi viventi, la separa dall'ambiente esterno, ne regola gli scambi di elementi e sostanze chimiche. Nelle cellule eucariote delimita anche gli organelli interni alla cellula.

Steroli nella membrana: eucarioti sempre, procarioti raramente. Classe di composti chimici derivati dallo sterolo, composto policiclico formato da quattro anelli condensati (es. colesterolo).

Peptidoglicano nella parete cellulare: solo procarioti.

Flagelli: eucariotici sono composti da microtubuli e procariotici da flagellina.

Differenze tra parete cellulare e membrana cellulare

Un parassita è un organismo che vive parzialmente o totalmente a spese di un altro individuo detto ospite.

Parassita endocellulare obbligato non è in grado di prodursi energia autonomamente, per questo deve parassitare altre cellule, ha bisogno di un organismo ospite per completare la propria biologia.

Processo difensivo dell’ospite verso il parassita si compone di più fasi essenziali:

1. Riconoscimento del problema; senza la percezione del problema ovviamente non parte l’azione difensiva.
2. Reazione difensiva che tende all’eliminazione del parassita; la cellula si difende con mezzi chimici ma oltre a colpire il parassita la cellula ospite potrebbe colpire anche sé stessa, questo tipo di azione difensiva non può avvenire nel citoplasma, per questo motivo batteri endocellulari obbligati si insediano nel citoplasma, luogo dove la cellula non può difendersi entrano in equilibrio patogenetico con l’ospite.

Chlamydiae e Rickettsiae sono parassiti intracellulari obbligati (entrano dentro cellula per prendere energia). Chlamydia è un genere di batteri gram-negativi. Sono agenti eziologici di infezioni respiratorie negli animali che possono passare agli umani per zoonosi. Rickettsia è un genere di microrganismi Gram-negativi, non sporigeni. Trasmettono, attraverso le zecche, pulci e pidocchi, malattie come la febbre delle Montagne Rocciose, tifo epidemico, tifo murino, tifo da zecca africana.

Chlamydiae e Rickettsiae sono più piccole dei normali batteri, sono grandi 0.2-0.5 µm.

Misure in microscopia

Millimetro: mm10^-3m

Micrometro: µm10^-6m; 10^-3 mm; 1/1000mm

Batteri:

Nanometro: nm10^-9m; 10^-6mm; 10^-3 µm; 1/1000µm

Virus:

Angstrom: A10^-1nm; 1/10nm

Batteri: 0.3-2 µm

Virus: 15-200nm

Potere di risoluzione: la più piccola distanza alla quale si possono avvicinare due punti perché diano ancora immagini distinte. Occhio umano = 0.1mm. Microscopio ottico = 0.2mm ed ingrandisce al massimo 1000 volte. Un occhio umano può vedere al microscopio ottico solo i virus più grandi (0.2 x 1000 = 200nm) e li vedrà grandi 0.2mm.

Microscopia

Microscopio a fluorescenza: viene utilizzata la luce ultravioletta (UV) su campioni fluorescenti (fluorocromi), questi assorbono la luce ad una determinata lunghezza d’onda ed emettono luce con una lunghezza d’onda più lunga che rientra nello spettro visibile si possono individuare virus e protozoi rendendo fluorescenti gli anticorpi. Il test di immunofluorescenza indiretta permette, grazie all’utilizzo di questo microscopio, di ottenere valori per definire il quadro patogenetico della leishmaniosi.

Microscopio elettronico: Utilizza un fascio di elettroni al posto della luce ed ha un potere di risoluzione di 1nm. È possibile osservare i virus. Il massimo ingrandimento di un microscopio elettronico è di 1.000.000x. Può essere utilizzato in termini diagnostici.

Microscopio elettronico a trasmissione (TEM): Le cellule vengono fissate, disidratate e incluse in materiale plastico, mediante ultramicrotomi si eseguono sezioni ultrasottili che vengono trattate con sali di diversi metalli pesanti. Utilizzato per diagnostica.

• Colorazione positiva = strutture cellulari
• Colorazione negativa = spazi opachi, tutto ciò che non si colora è qualcosa che c’è.

Microscopio elettronico a scansione (SEM): 3.000.000x. Il campione viene ricoperto da uno strato sottilissimo di metallo pesante (di solito oro) e la superficie viene irradiata con un fascio sottilissimo di elettroni. Questo provoca l’emissione di elettroni secondari a bassa energia che sono raccolti e messi a fuoco per dare un’immagine tridimensionale. Utilizzato per studio e ricerca.

Prelievi ematici per indagini diagnostiche

Globuli rossi sono cellule anucleate per cui non presentano un proprio specifico metabolismo (no moltiplicazione e no sintesi proteica) non può avvenire moltiplicazione virale.

Il sangue è un tessuto connettivo liquido con la funzione specifica di apportare ossigeno e sostanze nutritive ai tessuti dell'organismo. È formato da due fasi: (1) parte corpuscolata = GR, GB, piastrine e (2) parte liquida = plasma.

Leucociti sono: granulociti (neutrofili, eosinofili, basofili) e agranulociti (mastociti e linfociti).

Quando il sangue fuoriesce dai vasi sanguigni avviene la coagulazione ovvero la formazione di un coagulo che è costituito da: (1) coagulo costituito principalmente da piastrine, globuli rossi e fibrina e (2) siero = componente liquida del sangue.