Appunti di Microbiologia generale

APPUNTI DI MICROBIOLOGIA GENERALE

Prof. Jousson

MICROBIOLOGIA

• PROCARIOTI → bacteria e archea
• EUCARIOTI → funghi e protisti
  • muffe mucillaginose
  • alghe microscopiche
  • protozoi

• origine della vita: grande diversità e numerosità
• ubiquitari → presenti ovunque
• trasformazione e riciclo della materia organica
• influenzano e causano malattie
• relazioni simbiotiche (piante/animali/microrganismi)
• organismi ESTREMOFILI
  • 5 megarad di radiazioni gamma
  • pH tra 0 e 11.4
  • T tra -15 e 121 °C
  • Pidro fino a 1300 atm
  • Osmotica fino a 5.2 M di NaCl (mare = 0.6)

• 4 miliardi di anni fa → inizio della vita
• 3.5 miliardi di anni fa → procarioti fotosintetici (No O₂)
• 3 miliardi di anni fa → cianobatteri fotosintetici (produzione di O₂)
• 2.2 miliardi di anni fa → batteri aerobi (utilizzano O₂)
• 2 miliardi di anni fa → eucarioti unicellulari
• 0.9 miliardi di anni fa → eucarioti pluricellulari
• 0.5 miliardi di anni fa → piante e animali
• 1 milione di anni fa → ominidi

TASSONOMIA → Batteri - Archei - Eucarioti (1990)

• informazioni sul materiale genetico
• Terra popolata per l'80% della sua storia da microrganismi

Postulati di Koch

1. Il microorganismo deve essere presente negli individui malati e assente nei sani
2. Il microorganismo deve essere isolato e cresciuto in una coltura pura
3. La stessa malattia deve essere provocata dall'infezione sperimentale con il microorganismo isolato inoculato in un ospite sano
4. Lo stesso microorganismo deve essere re-isolato dall'ospite infettato sperimentalmente

Contributi di Koch alla microbiologia

• colorazione di cellule e flagelli
• micrografie di batteri e fotografie nei tessuti malati
• stima del numero di batteri in una soluzione
• utilizzo del vapore per sterilizzare e della capsula di Petri
• importanza delle colture in vitro sulle superfici di AGAR
• colture diverse hanno colori, forme, dimensioni e aspetto differenti

Virus e cellule

• cellula eucariotica
• cellula procariotica

Forme di cellule e aggregati batterici

• diplococchi
• streptococchi
• tetradi
• sarcine
• stafilococchi
• vibrioni
• bacillo
• diplobacillo
• coccobacillo
• streptobacillo
• spirillo
• spiocheta

alcuni hanno delle estremità - forma gemmante peduncolata

• porine -> canali che consentono di importare ed esportare sostanze dalla cellula

• trasportano molecole < 6-700 Da (es. glucosio o altri monosaccaridi)

• nei Gram-positivi, lo strato di peptidoglicano (-> mureina) è 10 volte più spesso che nei Gram-negativi (20-80 nm vs. 2-7 nm)

MEMBRANE DEGLI ARCHEA

• legame etere anziché estere
• catene isoprenoiche
• alcune membrane sono formate da un unico strato con 2 teste idrofiliche
• rigidità: resiste alle alte temperature

PARETE DEGLI ARCHEA

• legame glicosidico β(1,3) (β(1,4) nei batteri)
• zuccheri: NAG e NAT (NAM nei batteri) -> legame tra i NAT
• il legame β(1,3) non può essere scisso dal lisozima
• pseudopeptidoglicano

FLAGELLI

• numerosi flagelli su tutta la superficie
• flagello all'estremità della cellula
• più di un flagello polare

• corpo basale -> ancora il flagello alla parete e alla/e membrana/e
• bastoncelli e anelli
• uncino -> consente la rotazione
• filamento -> diametro di 20 nm, composto da proteine (flagellina)

• acido dipicolinico (DPA)
  • 10% del peso dell'endospora
  • riduce la presenza di acqua
  • rende il DNA piu' resistente alla denaturazione

CR CORTE

NUCLEOIDE

CW PARETE DEL CORE

CR CORTECCIA (CORTEX)

SC TUNICA (SPORE COAT)

EX ESOSPORIO (EXOSPORIUM)

• Stadi della sporulazione
  • replicazione del DNA
  • allineamento delle unità genomiche
  • la membrana citopladmica isola le unità genomiche
  • un'unità viene degradato, la membrana ingloba l'altra e lo circonda
    • Cortexia di DPA e calcio tra le due membrane
    • aggiunta della tunica
    • aggiunta dell'esosporio
  • ciclo vegetativo -> processo di riproduzione (da una cellula a due!)
  • sporulazione -> processo di difesa (da una cellula a una spora!) -> reversibile
  • da endospora a cellula vegetativa (-> germinazione)
    • attivazione: riscaldamento/presenza di nutrienti
    • germinazione: rigonfiamento della spora, rottura del involumento e ripresa del metabolism
    • escrescita: uscita della cellula dalla spora

most probable number

• utilizzata per compioni a bassa concentrazione
• più cellule sono nel compione e più diluizioni sono necessarie per portare il numero a zero.
• diluizione seriale del compione
• incubazione in serie di 5 tubi con indicatore di pH
• lettura del multato
  • positivo = c'è crescita microbica
  • si controlla la tabella

turbidità

• viene misurata con uno spettrofotometro
• si fa passare la luce attraverso la coltura e si misura quanta ne arriva
• risultato in densità ottica (OD) = log ₁₀ I₀ / I₁
  • compreso fra 0 e 1 (0 = completamente libero , 1 = completamente saturo)
• molto più veloce rispetto alla conta vitale
• non fa differenza tra cellule vive o morte

(1) → l'organismo A ha una capacità di crescita maggiore di B → calcolo il numero di generazioni (n) e il tempo di generazione (g)

(2) → ad alte concentrazioni la luce riflessa da una cellula può essere riflessa di nuovo ed essere rilevata → si perde la linearità → sottostima necessario ulteriori diluizioni

• nella fase iniziale, la torbidità tiene conto anche delle cellule morte
• nella fase stazionaria c'è una sottostima per la rifrazione della luce ad alte concentrazioni

trasporto attivo

• richiede energia → contro gradiente
• uniproto → una molecola alla volta
• antiporto → due molecole in direzioni opposte
• simporto → due molecole nella stessa direzione

• H⁺ estra nella cellula portando altre molecole contro gradiente

• centinaia di sistemi su una cellula

• l’energia della forza proton-motrice si riduce a causa del trasporto di protoni (H⁺) all’interno della cellula

trasporto semplice

• guidato dall’energia associata alla forza proton-motrice

traslocazione di gruppo

• modificazione chimica della sostanza trasportata
• aggiunta di gruppo fosfato : fosforilazione

→ sistema delle fosfotransferasi

→ trasporto del gruppo fosfato

Sistema ABC

• Gram-negativi
• proteine di legame periplasmatiche : affinità per il substrato, la trasportano fino al canale apposito
• proteine integrali di membrana : canale di trasporto
• proteine per idrolisi di ATP : forniscono l’energia
• processo altamente specifico