Appunti di Microbiologia generale

LA PARETE DEI GRAM+

La parete è composta da:

• Peptoglicano.

• Acidi teicoici (glicerol fosfato + ribitolfostato, tante cariche negative date dai fostati).

• Acidi lipoteicoici (acidi teicoici dotati di una componente lipidica grazie alla quale si ancorano alla membrana).

Il peptidoglicano è composto da:

• Componente glucidica: acido N-acetilglucosamina (NAG) e acido N-acetilmuramico (NAM), legati da un legame β-1,4 glicosidico.

• Componente peptidica.

Costituito da unità ripetute ed alternate di NAG e NAM.

Attaccati ai residui di NAM abbiamo 4 AA che trasformano lo zucchero in un ammino-zucchero:

• L-Alanina

• D-Glutammato

• L-lisina

• D-Alanina ponte interpeptidico

Le varie catene di NAM e NAG si legano tra loro attraverso un che si forma tra residui amminoacidi di molecole di

NAM. Il ponte è composto da un solo AA ripetuto 5 volte, la L-Glicina.

Questa struttura porta compattezza alla parete.

NB il pentapeptide lega la D-Alanina con il penultimo AA dell'altra catena, la L-Lisina (sta un pò per traverso).

NB il lisozima mangia proprio il legame β-1,4 glicosidico che unisce unità di NAG e NAM.

LA PARETE DEI GRAM-

Strato sottile di peptidoglicano, formato da poche catene.

Esterna alla parete troviamo una ulteriore membrana.

Lipopolisaccaridi (LPS): legati all'esterno della membrana esterna, ancorati al lipide A.

La membrana esterna è simile a quella interna in quanto entrambe contengono fosfolipidi e proteine ma invece di essere composta da

un doppio strato fosfolipidico, è formata da un singolo strato di fosfolipidi (sul versante interno) ed una zona lipidica chiamata "lipide

A" (sul versante esterno).

Lipide A:

• non è un glicerolipide ma gli AG sono legati con un legame estere-aminico a due residui di glucosamina fosfato legati tra

loro.

"Core" polisaccaridico:

• parte uguale a tutti gli LPS. Catena di zuccheri legata al lipide A.

"Polisaccaride O":

• catena esterna, diversa e specifica per ogni batterio.

Peptidoglicano

Anche in questo caso si tratta sempre di una catena formata da unità ripetute di NAM e NAG unite con legami β-1,4 glicosidici.

Differenze: diaminopimelico

1) Nei residui di AA attaccati al NAM abbiamo l'acido (DAP, non protenogenico) invece della L-Lisina.

2) Non c'è il ponte interpeptidico. Le catene di zuccheri sono attaccate l'una all'altra con un legame peptidico che si forma

direttamente tra gli AA attaccati al NAM, tra DAP e D-Alanina della catena adiacente.

Il DAP è molto simile alla lisina, ha un residuo carbossilico COOH in più grazie al quale può fare il legame peptidico con la D-Alanina.

LA PARETE CELLULARE DEI LIEVITI

chitina glicani mannoproteine,

Composta da catene di e a cui si legano le che hanno a loro volta legati degli oligosaccaridi.

La funzione è la stessa di quella dei batteri: protezione, struttura.

LA MEMBRANA CITOPLASMATICA

Delimita l'interno della cellula dall'esterno.

È semipermeabile e selettiva.

Sede del trasporto di elettroni (nei batteri sulla membrana plasmatica, negli eucarioti su quella dei mitocondri).

Struttura a mosaico fluido: con tante tessere al suo interno (proteine) in grado di spostarsi un pochino.

Le proteine possono essere integrali di membrana o periferiche (solitamente legate ad altre proteine di membrana) o lipoproteine

(dotate di componente lipidica in grado farle entrare parzialmente all'interno della membrana).

opanoidi

All'interno del doppio strato fosfolipidico ci possono essere (composti simili agli steroli con il compito di regolare la fluidità

della membrana nelle cellule procariotiche), nel caso delle cellule animali troviamo il colesterolo.

→

Sulla testa polare dei fosfolipidi può esser legata una molecola di serina o di etanolammina fosfatidiletanolammina e fosfatidilserina.

I fosfolipidi degli eucarioti sono uguali a quelli dei batteri.

FOSFOLIPIDI DEGLI ARCHEA

Gli AG sono sostituiti da catene di isoprene (ramificate con tanti legami metilici che escono al di fuori), legate ad una molecola di L-

glicerolo con legame etere.

Per tutti gli organismi, le funzioni della membrana:

• Barriera permeabile (regola flussi di entrata ed uscita).

• Ancoraggio delle proteine.

• Conservazione dell'energia (permette la creazione di una differenza di potenziale tra l'interno e l'esterno della cellula. L'ATP è

prodotto dal flusso protonico che dall'esterno rientra dentro attraverso l'ATPasi. Meccanismo utilizzato anche per muoversi).

diffusione.

La membrana è altamente selettiva: solo alcune molecole riescono a passare per

La diffusione è un processo lento.

SISTEMI DI TRASPORTO attraverso la membrana

1) Diffusione: il più semplice ma anche il più raro (solo per poche molecole, piccole ed idrofobiche).

2) Diffusione facilitata: le molecole non passano attraverso la membrana ma tramite dei canali che "guidano" il traffico ma non lo

"regolano". Sono sempre aperti. Es le acquaporine).

3) Trasporto secondario: avviene attraverso scambi, non si spende formalmente energia chimica.

◦ Antiporto: per ogni molecola che entra ne esce un'altra.

◦ Simporto: trasporto simultaneo di due molecole.

4) Trasporto secondario semplice = uniporto.

ABC":

5) Trasporto primario o "sistema prevede di spendere energia.

Formato da:

• Proteina di membrana: la porzione intracellulare ha un dominio ATPasi, che libera energia chimica utilizzata per far passare la

molecola all'interno della cellula.

• Proteina legante periplasmatica: proteine che vanno a prendere la molecola di interesse e la legano grazie ad un sistema legante,

fanno da "shuttle" portandola al suo canale di passaggio.

Esempio: sistemi di simporto sono utilizzati dai batteri lattici, sistema fondamentale per far entrare il lattosio all'interno della cellula.

Entra una molecola di lattosio con un H⁺.

6) Trasporto per traslocazione di gruppo: trasporto attivo.

Prevede che quando una molecola entra all'interno della cellula, le viene subito trasferito da un enzima un gruppo chimico, ad esempio

il gruppo fosfato da una chinasi.

Il glucosio diventa Glu-P grazie alla donazione di un gruppo fosfato dalla proteina di membrana EIIc ed entra all'interno della cellula.

Glu-P entra poi in glicolisi.

Il meccanismo è formato da un lunga catena di proteine chinasi alimentata dal fosfoenolpiruvato.

→ → → →EI →

EIIc EIIb EIIa Hpr PEP

Anche il mannosio entra nella cellula con lo stesso sistema di trasporto.

LA PELURIA della cellula batterica

• Fimbrie: pelettini corti.

Funzione principale: adesione di una cellula ad un tessuto.

• Pili: un pochino più lunghi delle fimbrie. coniugazione batterica:

Tante funzioni diverse, alcuni sono coinvolti nella due cellule possono entrare in contatto tra loro e scambiare

materiale genetico.

• Flagelli: strutture più grosse che servono per il movimento (motilità a scatti).

Sono formati da tre parti: struttura basale, filamento ed uncino.

flagelline,

Le unità proteiche che compongono il filamento si chiamano tante unità messe a spirale a formare un nucleo cavo all'interno.

Nei batteri i flagelli possono essere disposti in modo:

• Polare: si trovano su uno o entrambi i poli della cellula.

◦ Monotrico

◦ Anfitrico

◦ Lofotrico: con flagelli a ciuffi.

• Peritrica: disposti tutti intorno alla cellula.

SISTEMA DI SPOSTAMENTO

Il flagello sposta la cellula ruotando, grazie alle spirali di flagellina che lo compongono.

Cellule che hanno più flagelli possono attivarne uno o un altro a seconda di dove vogliono andare.

Il flagello è un vero e proprio motore, formato da un rotore e da uno statore

• Il rotore è composto da una serie di piatti.

• Lo statore è formato da una serie di proteine di membrana. proteine Fil

Il flagello è ancorato alla membrana, qui si trova la parte rotante composta da due anelli MS al cui interno ci sono le (che

proteine Mot

girano) ed intorno abbiamo le (che invece stanno ferme).

Le proteine Fil ruotano spendendo energia, NO ATP, utilizzano direttamente l'energia rilasciata dal gradiente protonico.

I protoni rientrano nella cellula attraverso un anello di proteine Mot. Il flusso di cariche positive si pensa sia il responsabile della

rotazione delle proteine Fil.

Per un giro di flagello dobbiamo spendere 1000 protoni.

I piatti MS sono quelli che ancorano il flagello alla membrana ma servono sistemi di ancoraggio anche alla parete ed alla membrana

esterna, quindi ci sono il P (peptidoglicano)-Ring e L (lipo)-Ring.

Tutto questo costituisce la base del flagello, sono circa 45 nm.

L'ampiezza del filamento è intorno ai 14nm.

Come viene assemblato il flagello?

L'uncino è completo solo dopo che è stato sintetizzato il "cappuccio".

La crescita del filamento avviene a partire dall'uncino e via via che si produce flagellina il cappuccio si allontana.

Produrre un flagello è una enorme spesa, sono necessarie tantissime proteine sia per l'ancoraggio che per il filamento.

Chemiotassi

Spostamento causato dalla presenza di una sostanza chimica (che voglio raggiungere o dalla quale voglio scappare).

Da alcuni flagelli, che prendono il sopravvento, viene decisa una direzione e gli altri si organizzano e seguono il flusso.

La cellula poi si ferma e srotola i filamenti per decidere una nuova direzione.

In assenza di stimoli esterni questo processo avviene in modo random, la cellula parte, si ferma e riparte a caso.

In presenza di una sostanza attraente il tipo di movimento rimane lo stesso, riparte a caso ma con percorsi sempre più brevi nella

direzione in cui non si trova l'attrazione mentre più lunghi verso di essa.

Possiamo descrivere il movimento come una sequenza di "si muove, si ferma, rotola".

Sistemi di spostamento = tassie fototassi.

Se la causa dello spostamento è la luce ci chiama

Come si quantifica la chemiotassi?

Ogni volta che faccio un test devo avere un controllo positivo ed uno negativo:

• controllo positivo nel quale mi aspetto non succeda niente = sostanza neutra;

• controllo negativo = sostanza che immagino come repellente.

Prendo una sospensione cellulare per la quale voglio fare il test e ci immetto un capillare contenente soluzioni diverse: una soluzione

attraente, una soluzione neutra ed una repellente.

Dopo un pò recupero il capillare e conto quante cellule sono entrate in ogni capillare, posso farlo a più tempi.

La quantità di cellule in ogni capillare dovrebbe fornirmi informazioni sull'attitudine del microrganismo per quella sostanza.

La CAPSULA microbica

Si trova solo in alcune cellule e rappresenta una terza struttura protet