Microbiologia

Microbiologia (microbiologia2020)

I microrganismi

- Ba eri (procario ), no nucleo no membrana nucleare, no organelli citoplasma ci

- Mice (eucario unicellulari o pluricellulari come le mu e)

- Protozoi (eucario unicellulari

- Elmin (eucario pluricellulari)

- Virus (parassi intracellulari obbliga ) NO cellule, non può vivere se non all’interno di un ospite o

cellula.

BATTERIO

Ha materiale nucleare sparso all’interno del citoplasma. Non ha il nucleo, neanche la membrana nucleare e

gli organelli citoplasma ci. Misura circa un decimo del globulo rosso (8um). Il ba erio anche se molto

piccolo lo posso vedere al microscopio o co mentre il virus solo al microscopio ele ronico.

Quando hanno forma a bacillo sono dei cocchi, può anche essere a forma spirale e quadrato.

Un ba erio si divide per scissione o ssione binaria. Se le due cellule glie non si separano quindi

rimangono a accate nell’ asse x, assumono la forma di streptococco ossia una catena. Se rimangono

a accate nell’asse x e y si parla di tetradi, se rimangono a accate nell’asse x, y e z si parla di sta loccocco.

Membrana citoplasma ca

La membrana citoplasma ca è formata da doppio strato fosfolipidico con code idrofobiche e teste

idro liche. È priva di colesterolo, il ciclo di Krebs la fanno a livello della membrana citoplasma ca.

All’interno della membrana c’è il cromosoma dispero nella membrana, i plasmidi (non necessari), le

proteine a giro nel citoplasma, i ribosomi (per sintesi proteica) e granuli di riserva per accumulo di

glicogeno, polisaccaridi, polifosfa .

Elemen gene ci di una cellula ba erica

Fondamentali: cromosoma, genoma a DNA fa o da doppia elica circolare (no lineare come il nostro). Va tra

i 4000 e i 9000 kb e ce ne sono da 1 a 4 copie per cellula in quanto la replica del genoma è molto più veloce

della formazione delle cellule glie. Quando la cellula madre si ingrandisce ha già fa o dei cromosomi che

rimangono all’interno delle cellule glie ma che ancora non si sono divise.

Accessori: plasmidi (sono autonomi e replicano come il cromosoma) ed elemen mobili (non autonomi).

Non tu e le cellule ne hanno ma possono essere un vantaggio per quelle che le hanno in quanto portano

dei geni che codi cano una resistenza ai farmaci, hanno fa ori di virulenza e sono capaci di replicazione.

Come varia il patrimonio gene co nei ba eri?

Mutazioni (possono cambiare il patrimonio gene co):

1) Spontanee

2) Indo e

Scambio gene co (possono essere paragona in qualche modo allo scambio sessuale):

1) Acquisizione di nuovo DNA

2) Ricombinazione tra sequenze omologhe

I meccanismi di scambio gene co sono 3:



1) Trasformazione può acquisire patrimonio gene co se una cellula accanto a lei muore che libera il

DNA che viene acquisita dalla cellula che si trasforma.



2) Coniugazione se la cellula donatrice dona una parte del DNA ad una cellula ricevente



3) Trasduzione se una cellula è stata infe ata da un virus che acquisisce per sbaglio dei pezzi di

DNA e quando va ad infe are un’altra cellula porta quei pezzi di DNA a quest’ul ma cellula.

Cosa c’è all’esterno della membrana plasma ca?

C’è la parete ba erica:

- Supporto meccanico rigido

- Forma alla cellula (cocco, ste lococco etc)

- Impedisce la lisi osmo ca

- Permeabile ai solu (quindi perme e gli scambi)

La parete ba erica è composta dal pep doglicano (zuccheri ace la e pep di)

Il monomero base della parete ba erica è fa o da zuccheri ace la e pep di e si chiamano acido N-

ace lmuramico NAM e la N-ace lglucosammina NAG. Ques due zuccheri sono lega da un legame Beta

tt tt ti fi tt ti ti tt tt ti tt tt ti ti

ti ti tt

ti ti fi ti ti ti ti ti tt ti fi ti ti fi ti

ti tt tt fi tt ti ti tti

tt

fi tt ti ti tt tt ti ti ff tt tt ti ti ti ti ti ti fi ti ti ti ti tt tt

tt ti ti fi

1,4 glucosidico che lega il carbonio 1 al carbonio 4 appunto lega il NAM e il NAG. A accato al NAM ci sono 4

amminoacidi che noi non abbiamo, quindi c’è un tetrapep de.

La parete ba erica è rigida perché è fa a da una direzione in asse x da legami zuccherini o glucidico

(ripe zione di NAM). Il terzo amminoacido del NAM lega con il quarto dello strato successivo formando un

legame pep dico perpendicolare a quello glucidico. Il legame pep dico tra il terzo amminoacido e il quarto

può essere dire o o mediato da altri 5 amminoacidi che sono le glicine.

I ba eri sono divisi in due gruppi:

1) Gram +

2) Gram –

I ba eri possono avere delle cara eris che diverse a seconda della parete ba erica. Gram era un signore

che scoprì che i ba eri si potevano colorare (viola Gram + e rosa Gram -). Già con la colorazione posso

capire quale terapia fare.

Ho una prove a di un campione, lo prendo e lo me o su un vetrino. Lo devo ssare con metodi sici

(calore) o chimici (metanolo che entra all’interno della cellula e la disidrata appiccicandola al vetro). La

ssazione al vetrino è importante perché viene ucciso e perché poi deve venire colorato. Una volta ssato lo

me o del cristallo viole o, lo sciacquo con acqua, poi applico un tra amento iode co, lo risciacquo, poi

applico una decolorazione (per Gram + ene il colore viola, mentre il Gram – diventa rosa).

Qual è la di erenza tra ba eri Gram + e Gram -?

Gram + ha una parete che ha uno spesso di pep doglicano (per questo non si decolora), mentre il Gram –

ha uno strato so le di pep doglicano (per questo quando perde il colorante diventa rosa).

Di erenza parete tra Gram + e Gram –

Gram +:

- Pep doglicano (30-80%) che è compreso dalla parete cellulare

- Acidi teicoici/lipoteicoici (10% peso secco cellula). Polimeri di alcoli (ribitolo e glicerolo) esteri ca

con ac. Fosforico

Gram -:

- Pep doglicano (so le e senza acidi teicoici)

- Spazio periplasma co 

- Membrana esterna (porine e LPS, lipopolisaccaride) quindi ha il citoplasma il pep doglicano, lo

spazio periplasma co e la membrana esterna che con ene il lipopolisaccaride. Il tu o compreso

dalla parete cellulare.

Stru ura del lipopolisaccaride

Fa o da parte zuccherina An gene O, una parte zuccherina chiamata Core, e una parte fa a da acidi grassi

chiamata Lipide A che ha a vità tossica. Quest’ul ma deve essere secreta.

Componen accessori della cellula ba erica

1) La capsula: cos tuita da polisaccaridi e conferisce resistenza ed inibisce la fagocitosi

È uno strato zuccherino che riveste la membrana esterna della cellula (quindi ancora più esterna della

parete)

2) I agelli:

- organi di movimento,

- corpo basale, uncino e lamento

- la rotazione del agello è energia-dipendente

- s moli chemiota ci, aereota ci, fotota ci, termota ci

Il numero e la composizione del agello varia a secondo della specie ba erica, alcuni hanno mono agello,

altri più agelli e altri sono ricoper da agelli.

C’è un’eccezione in cui il agello si trova all’interno che dona movimento a serpentello.



3) I pili più so li dei agelli, ogni pilo ha una testa che fa aderire i ba eri ai rece ori della cellula

ospite.

- Compos da pilina

- Funzioni di adesione, colonizzazione e di coniugazione (eccesso di scambio gene co, fa o solo da

pili sessuali)

fi ti fl ff

tt tt tt

ti

ti

tt tt ti ti

fl ti ff ti tt tt

tti ti tt fl

tti tti ti

ti

tti tt fl fi tt fl tt tti ti ti tti fl tt

ti tt ti

fl

ti tti tt ti ti tti tt ti ti ti tt tt tt tt ti tt tt fi ti

ti tt tt tt fi ti fi fl fi

LA CELLULA BATTERICA

Le spore (solo i ba eri sporigeni posso fare spore, gli altri no)

- Prodo e da Bacillus e Clostridium.

- Forme ba eriche criptobio che ada ate a condizioni ambientali sfavorevoli (essiccamento,

variazioni di pH, CO2, O2, radiazioni, mancanza di nutrimen ).

- Metabolicamente ina ve, possono rimanervi per molto tempo.

Una cellula normale quindi, dopo una serie di processi, può andare incontro alla germinazione della spora.

Stru ura della spora

Ha forma essiccata che conferisce alla spora resistenza e ha mol stra concentrici che la isolano

all’ambiente esterno. All’interno vi è la cellula ba erica con nucleo, citoplasma, membrana plasma ca,

parete cellulare, poi c’è il cortex, rives mento interno, rives mento esterno

Termo resistenza (100°)

- C.Botulinum, 330 min

- C. tetani, 90 min

- C. perfringens, 30 min

Posso ina vare le spore con:

- Calore secco (incenerimento)

- Calore umido (mediante autoclave: 121°,15 min, 1 atm)

- Tindalizzazione (ripetute esposizioni a 60/80°C per 30 min per indurre lo stato di a vazione della

spora, quindi la ina vazione delle forme vegeta ve).



Patogenicità capacità di causa danno ad un organismo



Virulenza misura del grado più grave di patogenicità



Infezione processo di colonizzazione/invasione di un epitelio mucoso e mol plicazione con o senza

sviluppo di mala a.

Difese dell’ospite verso le infezioni ba erie avviene in due processi:



1) Fagocitosi entrata del ba erio e sua distruzione



2) Sistema del complemento cos tuito da proteine sieriche dell’ospite con funzioni ba eriche tra

cui la lisi (solo per ba eri gram-), la chemiotassi (richiamo di cellule del sistema immunitario nel sito

di infezione) e opsonizzazione (fa ori di complimento che servono di riconoscimento da parte dei

fagoci professionali).

Quando parlo di mala a devo considerare non solo il patogeno ma anche l’ospite, perché a parità dello

stesso ba erio patogeno, due ospi diversi due sviluppi diversi.

Relazione ospite-parassita: 

1) Rapporto mutualismo bene cio reciproco (microbiota) o di indi erenza



2) Rapporto di parassi smo il patogeno danneggia l’ospite (virus)



Triade della mala a non posso considerare solo l’ospite o solo il patogeno ma anche l’ambiente



Conce o Iceberg della mala a nella maggior parte dei casi ho un’infezione asintoma ca, poi infezione

asintoma ca con sintomi lievi, poi con sintomi medi, poi con sintomi severi ed in ne casi che richiedono

terapia intensiva.

Microbioma umano



Microbiota rappresenta tu a la popolazione microbica presente in un organismo



Microbioma rappresenta tu i genomi e quindi i geni che comprendono il microbioma.

Un gene umano per cento geni microbici. (in termine di microbioma si è diversi dell’80-80% mentre per i

geni eucario si è uguale per il 99%).

Il microbiota ha ruolo di s molazione del sistema immunitario ma anche nella nutrizione

MICROBIOTA IN VARI DISTRETTI

- Cute

- Cavità orale

tt ti

tt

tt tt

ti

tti tt ti tti tti tt tti ti tt tti tti ti tt tti ti tt fi tti tt ti ti tt ti tt ti tt ti

ti ff ti ti ti fi tti tt ti ti

- Apparato gastro intes nale

- Apparato respiratorio

- Apparato genito-urinario

Campione e distre corporei biologicamente sterili:

- Sangue, liquor, liquido pleurico, liquido pericardico, liquido peritoneale, uidi ar colari, biopsie di

tessu sterili.

- SNC, organi interni, apparato muscolo-scheletrico, uretere/uretra posteriore, orecchio medio/

interno, vescica, utero, endometrio, cervice uterina.

RUOLO DEL MICROBIOTA UMANO

- Protezione dalla colonizzazione d microbi patogeni (interferenza)

- Nutrizione

- S molazione sistema immunitario

- Morfogenesi appara

- Causa di infezioni opportuniste

Le infezioni opportunis che (sono infezioni che avvengono in certe condizioni) e comprendono:

- Microbiota (esempio: escherichia coli)

- Ba eri ambientali (aria, acqua, cibo, suolo)



- Pazien immunocompromessi possono essere susce bili ad infezioni opportunis che

- Infezioni nosocomiali

BATTERI PATOGENI

Il danno verso la cellula soma ca può avvenire sia da parte del ba erio che mediato dall’ospite.

1) Nel caso del danno causato dal ba erio abbiamo una secrezione di tossine dallo stesso che va a

causare danno la cellula.

2) Nel caso del danno mediato dall’ospite invece abbiamo l’an gene che con i leucoci vanno a

danneggiare la cellula.

Fasi dei ba eri:

1) Adesione

2) Invasione

3) Prodo metabolici della crescita ba erica (gas, acidi)

4) Tossine

5) Enzimi degrada vi

6) Tossine a stru ura A-B

7) Endotossine

8) Superan geni

9) Induzione di una risposta in ammatoria eccessiva

10) Elusione della “clearance” fagoci ca ed immunitaria

11) Resistenza agli an bio ci

Si di ingresso nelle infezioni ba eriche

- Bocca

- Tra o respiratorio

- Tra o alimentare

- Tra o urogenitale

- Ano

- Congiun va

- Gra o o lesione

- Artropode (animali invertebra , come zanzara)

- Capillare

- Pelle

Le vie sono:

- Inges one

- Inalazione

- Penetrazione dire a

- Trauma

ti ti tt tt

tt

tt ffi ti

ti tti ti ti

ti tt tt ti ti

tt tti ti ti ti ti fi ti ti tt ti tt

tt tti ti tt fl ti ti ti

- Aghi da iniezione

- Punture d’artropode

- Trasmissione sessuale

- Transplacentare

TAPPE DEL PROCESSO INFETTIVO

Colonizzazione (non è de o con manifestazione di mala a)

- Adesione

- Invasione

- “escape” dalle difese immunitarie

- Disseminazione

Danno

- Tossine

- In ammazione

- Processi autoimmunitari

ADESIONE

- È la prima fase della colonizzazione dell’ospite

- Conferisce al microrganismo la capacità di resistere alla rimozione meccanica operata sulle mucose

- Interazione tra componen ba erici (pili, adesine…) e rece ori dell’ospite

- Responsabile del tropismo di tessuto

Invasione dei tessu : due meccanismi

1) In una il ba erio entra nei microvilli che appunto li fagocitano per poi replicarsi all’interno e

spostarsi per tu a la super cie del tessuto tramite le code dell’ac na.



2) Nell’altro meccanismo vi è la distruzione del tessuto conne vo ialuronidasi, collagenasi, strepto/

sta lo-chinasi

Sovversione delle difese immunitarie

- No opsonizzazione (pneumococco)

- No opsonizzazione (S. aureus)

- No inges one (Yersinia)

- Escape dal fagolisosoma (Shigella)

LE TOSSINE BATTERICHE

Le tossine ba eriche sono molecole con a vità tossica nei confron dell’ospite: la produzione di tossine è

uno dei meccanismi principali con cui i ba eri causano le mala e (esempio: tetano, di erite, pertosse,

colera).

Le tossine ba eriche si dividono in 2 gruppi:



1) Endotossine componen stru urali e quasi sempre rilasciate in seguito alla lisi



2) Esotossine rilasciate nel mezzo esterno da cellule vitali

ENDOTOSSINA (LPS)

Ogni endotossina si crea dalla lisi di un ba erio a gram -, questo comporta la formazione di LPS, poi LPS

binding protein ed in ne bound LPS.

L’ endotossina di piccole quan tà che sceglie cellule bersaglio le quali si a vano e causano e e come la

febbre, la vasodilatazione, l’incremento della sintesi degli an corpi ed in ammazione.

L’endotossina di grandi quan tà provoca shock e coagulazione intravascolare.

Neurotossine: TT (tetanus toxin) e BT (botulinum toxin)

La tossica tetanica agisce a livello del SNC in par colar modo a livello della giunzione tra il neurone

cerebrale e neurone inibitorio. Invece la tossina botulinica va ad agire a livello della placca muscolare ossia a

livello del SNP il cui rece ore è l’ace lcolina.

fi fi ti tt tt tt tt ti fi tt tt ti ti fi ti tt

ti tt ti tti tt tt ti tti tt tti ti ti tti ti fi tti ft ff tti

In assenza di tossina il neurone eccitatorio libera ace lcolina che porta la contrazione del muscolo ma per

evitare ciò viene regolata da un neurotrasme tore inibitorio che va a bloccare l’ace lcolina quindi

impedisce la contrazione del muscolo e dunque vi è un rilassamento del muscolo.

In presenza di tossina tetanica il neurotrasme tore inibitorio, questa tossina si va ad in lare tra neurone

eccitatorio e inibitorio e quindi viene rilasciata ace lcolina con nuamente e quindi il muscolo sta in uno

stato di perenne paralisi spas ca, ossia sempre contra che può portare a morte per so