Appunti di Microbiologia (Batteriologia)

INCLUSIONE

I corpi di inclusione sono accumuli di materiali, possono avere un ruolo di riserva, accumulando sostanze al loro interno o svolgere funzioni particolare, come nel caso di magnetosomi, carbossisomi e poli-β-idrossibutirrato.

I corpi di inclusione possono essere di natura lipidica e essere simili a gocce. Possono contenere glicogeno, fosfato, zolfo, poli-β-idrossibutirrato (PHB) acido butirrico. Il PHB è costituito da polimeri legati insieme attraverso un legame estere e formano dei granuli compattati attraverso uno strato membranoso.

I granuli di PHB vengono sintetizzati quando il carbonio è in eccesso nell'ambiente in cui si sviluppano, e vengono utilizzati come fonti di carbonio nei processi biosintetici o per produrre ATP.

I granuli di polifosfato, invece, possono essere degradati e usati come sorgente di fosfati per la sintesi di acidi nucleici e fosfolipidi necessari per la crescita della cellula.

I granuli di glicogeno vengono anch'essi usati come riserva di energia.

riserva e fonte di C.cianoficina,
Nei cianobatteri si formano anche granuli di un polimero composto da acido aspartico arginina e utilizzato come fonte di azoto.
I CARBOSSISOMI svolgono una funzione diversa da quella di riserva. Hanno forma poliedrica e sono dei distretti microcellulari dove vengono accumulati enzimi per la fissazione della CO2, furono scoperti per la prima volta nei cianobatteri.
I MAGNETOSOMI invece sono corpi di inclusione presenti nei batteri che vivono in ambienti marini. Sono ricchi di magnetite, grigite e pirite. Sono delimitati da un monostrato fosfolipidico che presenta delle proteine che permettono la precipitazione della 3+magnetite a partire dallo ione ferrico Fe. Aiutano i microrganismi ad orientarsi secondo le linee del campo magnetico terrestre: magnetotassisi parla di. In questa maniera le cellule batteriche si dirigono verso i sedimenti, verso zone ricche di nutrienti nel fondo degli oceani.
Strutture analoghe ai magnetosomi sono presenti anche nel capo didelfini ed uccelli. Le VESCICOLE GASSOSE sono delle strutture costituite da proteine idrofobiche che contengono gas ed escludono i liquidi: aiutano il batterio a posizionarsi lungo la colonna d'acqua in maniera tale da favorire la cattura dell'energia luminosa. Sono presenti nei cianobatteri. Due sono le proteine che compongono le vescicole gassose: GvpA e GvpC. - GvpA è la più abbondante, è piccola, rigida ed altamente idrofobica. - GvpC è meno abbondante e stabilizza l'interazione tra le varie unità di GvpA. Parete cellulare La parete cellulare è una struttura rigida ma elastica ed estendibile all'esterno della membrana plasmatica. Quasi tutti gli Eubatteri presentano la parete cellulare. Svolge molte funzioni: - Contribuisce a dare forma alla cellula - Impedisce la lisi osmotica - Fa da filtro per il passaggio di sostanze È un elemento fondamentale per la sopravvivenza del batterio: infatti i farmaci antibatterici vannoa colpire la parete batterica e provocano la morte dei batteri stessi. La parete conferisce rigidità alla cellula e contiene la pressione osmotica del citoplasma, che essendo molto denso presenta una pressione osmotica elevata: nel momento in cui la parete viene rotta, la membrana citoplasmatica NON è in grado di contenere tale pressione, quindi va incontro a lisi. La parete batterica è composta da PEPTIDOGLICANO, formato da subunità monomeriche tutte identiche. Ognuna di esse è composta da due aminozuccheri:
• N-acetilglucosamina
• Acido N-acetil-muramico
I due aminozuccheri NAG e NAM sono tenuti assieme attraverso un legame β 1->4 transglicosidico sintetizzato attraverso delle glicosidasi. Tale legame è bersaglio dei lisozimi per provocare la distruzione della parete cellulare e quindi la morte del batterio stesso. I lisozimi sono presenti anche nel nostro organismo, come nella saliva e negli occhi (liquido lacrimale) -> per questo motivo gli.gli occhi sono l'unico distretto corporeo che risulta essere sterile nonostante siano a contatto con l'ambiente esterno, non sono colonizzati da microrganismi. Il microbiota, invece, colonizza le altre mucose e contribuisce al corretto funzionamento fisiologico dell'organismo, ad esempio potenziando il sistema immunitario. L'unità monomerica di peptidoglicano, oltre ad essere composta dai due aminozuccheri, presenta una catena tetrapeptidica composta da quattro amminoacidi. La L-alanina si lega al gruppo carbossilico dell'acido lattico del NAM. I quattro amminoacidi alternano tra loro la conformazione L e D: - L-Alanina - Acido D-Glutamico - (DAP) Acido meso-diamino-pimelico (L) nei Gram negativi, L-Lisina nei Gram positivi - D-Alanina La conformazione D aumenta la resistenza del peptidoglicano contro le proteasi che potrebbero romperlo. Queste catene polimeriche si intrecciano formando un reticolo che avvolge.

La superficie della membrana citoplasmatica. Il reticolo può essere presente in più strati. L'interazione tra le varie catene è permessa attraverso le catene tetrapeptidiche --> la catena tetrapeptidica di un filamento prende interazione con la catena tetrapeptidica di un altro filamento. L'interazione avviene sempre tra l'ultima D-Alanina e il terzo peptide della catena tetrapeptidica adiacente e parallela: LEGAMI CROCIATI. NB: il gruppo COOH della D-Alanina può essere collegato o al gruppo NH del DAP dei gram negativi, o all'NH della L-Lisina dei gram positivi attraverso l'azione dell'enzima transpeptidasi. Staphylococcus aureus, nel batterio Gram positivo, la L-Lisina in posizione tre della catena tetrapeptidica interagisce con la D-Alanina in posizione 4 di un'altra catena per azione di un ponte di 5 glicine: la rete risulta quindi essere composta da catene parallele legate tra loro mediante glicine. I filamenti di

Il peptidoglicano forma delle catene elicoidali con le catene peptidiche orientate esternamente per prendere contatto con le catene limitrofe. Il numero di unità monomeriche in una catena di peptidoglicano può variare in base alle dimensioni della cellula: ad esempio, nel Bacillus sono 50-250, in S. aureus sono 18.

Biosintesi del peptidoglicano:

Si articola in tre parti e in tre distretti cellulari differenti:

• A livello del citoplasma avviene la sintesi dei precursori, ovvero NAG NAM e una catena pentapeptidica.
• A livello della membrana citoplasmatica avviene la sintesi dell'unità monomerica e la polimerizzazione.
• A livello dello spazio extracitoplasmatico avviene la transpeptidazione delle unità monomeriche, c'è quindi la sintesi delle catene polimeriche attraverso l'uso di transpeptidasi che formano i legami β 1->4 e formano i legami crociati.

La catena pentapeptidica diverrà una catena tetrapeptidica con la

autolisine permettono l'apertura di spazi dove inserire flagelli, pili esistemi di secrezione. (PenicillinMolte proteine coinvolte nella sintesi del peptidoglicano sono dette PBPbinding protein), per la loro capacità di legare l'antibiotico penicillina, che attraverso questo legame le va a bloccare, così viene impedita la sintesi del peptidoglicano e porta alla lisi del batterio. Gram Positivi e Gram Negativi Gli Eubatteri si dividono in Gram Positivi e Gram Negativi. Questa divisione dipende dalla diversa modalità con cui questi microrganismi si colorano con la colorazione di Gram. Le cellule batteriche vengono colorate con il cristalvioletto, ed agisce su entrambi i tipi. Usando poi un decolorante il cristalvioletto viene eliminato solo nei Gram Negativi: ciò dipende dalla diversa strutture delle due superfici batteriche. Usando poi un colorante di contrasto i Gram Negativi appariranno rossi, mentre i Gram Positivi appariranno viola a causa delcristalvioletto. I Gram positivi comprendono:

• Bacillus soptilis
• Staphylococcus aureus
• Clostridium
• Enterococcus fecalis (microbiota intestinale)
• Streptococcus pneumoniae

I Gram negativi comprendono:

• Salmonella
• Bordetella (pertosse)
• Nesseria (Meningite)
• Vibrio colerae (colera)
• Helicobacter (gastriti)
• Pseudomonas

La parete dei Gram positivi è costituita da uno spesso strato di peptidoglicano, che può occupare anche il 40% del peso secco della cellula. Ad esso sono associate delle strutture denominate ACIDI TEICOICI e ACIDI LIPOTEICOICI. Gli acidi teicoici si legano in maniera covalente al peptidoglicano a livello del C6 del NAM, mentre gli acidi lipoteicoici attraversano tutto lo strato e si legano alla membrana citoplasmatica attraverso un'ancora glicolipidica. ACIDI TEICOICI: polimeri anionici contenenti glicerolfosfato e ribitolfosfato. Generalmente si legano ad a.a. come laD-alanina. Essendo ricchi di fosfato fanno da riserva e da fonte di fosfato sotto forma di granuli quando si trovano in un ambiente povero di tale elemento: donano il acido teicuronico fosfato e vengono sostituiti da composti privi di P, gli acidi teicoici. A causa di questo fosfato assumono una carica negativa-> la superficie perciò presenta una carica negativa. Questi acidi contribuiscono al passaggio di ioni attraverso la membrana cellulare ²⁺ (Ca e Mg) in virtù della loro carica negativa. Gli acidi teicoici oltre ad alimentare il passaggio di ioni e fare da riserva di fosfato vanno a favorire l'adesione della cellula batterica ad una superficie tissutale. Ad staphylococcus aureus esempi.