Appunti esame microbiologia

LEGAME AL FATTORE DI ELONGAZIONE G

• Acido Fusidico (batteriostatico)

o

Questi antibiotici, legandosi alle diverse parti del ribosoma, per bloccare la sintesi proteica

Il Cloramfenicolo, legandosi alla subunità 50S inibisce la formazione del legame peptidico tra la catena

peptidica nascente e il nuovo amminoacido che subentra.

L’Eritromicina si lega alla subunità 50S e previene e quindi blocca la traslocazione, il movimento del

ribosoma, sul RNA messaggero.

La Streptomicina si lega a una proteina della subunità 30S. Questo altera la struttura del ribosoma in

maniera tale che la tripletta dei codoni non viene più letta correttamente.

In conseguenza alla lettura sbagliata del messaggero, avviene la produzione di proteine aberranti che vanno

a inattivare le funzioni della cellula.

La Tetraciclina interferisce con il legame del RNA transfer al codone del RNA messaggero.

Meccanismi di resistenza agli antibiotici

I microrganismi hanno la capacità di diventare resistenti all’azione di molti antibiotici.

Possono diventare resistenti agli antibiotici attraverso diverse modalità.

Mancata permeabilità del farmaco.

• Presenza di pompe d’afflusso in grado di buttare fuori l’antibiotico per cui il farmaco viene

• trasportato all’esterno della cellula.

Inattivazione del farmaco

• Alterazione del bersaglio:

• Mutazione del bersaglio

o Modificazione chimica del bersaglio

o Sintesi di un bersaglio alternativo resistente al farmaco.

o

Nel caso dei il batterio può diventare resistente al farmaco attraverso:

-lattamici,

Alterazione del bersaglio

▪ Per mutazione del bersaglio: dovuta a varianti delle PBP che presentano bassa affinità per

o chiamati Queste varianti si creano a causa di mutazioni cromosomiche.

-lattamici.

! Queste mutazioni che insorgono e conferiscono resistenza all’antibiotico, non sono indotte

dall’antibiotico. L’antibiotico seleziona la mutazione

Per produzione di un bersaglio alternativo : questo è il caso della resistenza alla meticillina

o negli stafilococchi (trasferimento genico orizzontale).

Inattivazione del farmaco

▪ Produzione di (gene presente nel cromosoma o acquisito per trasferimento genico

-lattamasi

orizzontale).

Le rompono l’anello lattamico.

-lattamasi

Alcuni batteri sono resistenti perché contengono il gene che codifica per le ; altri batteri

-lattamasi

acquisiscono il gene per il trasferimento genico orizzontale.

Mancata permeabilità del farmaco

▪ Nei Gram – avviene per mutazione delle porine (presenti sulla membrana esterna dei Gram -) in

maniera tale che l’antibiotico non riesce più ad attraversare questi canali e di conseguenza il batterio

diventa resistente al farmaco (resistenza codificata dal farmaco).

Di solito la porina interessata è OmpF attraverso la quale i chiamati penetrano nello

-lattamici

spazio periplasmatico.

Trasporto del farmaco all’esterno della cellula

▪ Acquisizione della resistenza in seguito a mutazioni che aumentano il livello di espressione genica, di

una pompa di efflusso codificata dal genoma del batterio (resistenza codificata dal cromosoma).

Esempio : SISTEMA DI EFFLUSSO MexA-MexB-OrpM

Si tratta di un sistema di efflusso presente in Pseudomonas aeruginosa, il ruolo fisiologico è quello di

esportare il sideroforo pioverdina.

Questo sistema di efflusso è in grado di espellere una gamma di antibatterici (cloramfenicolo,

macrolidi, chinoloni, tetracicline, altri farmaci).

Tuttavia nelle condizioni di espressione fisiologica della pompa di efflusso, la quantità di f

armaco che viene eliminato non è sufficiente da impedirgli di interagire con il suo bersaglio.

Quindi in condizioni fisiologiche normali, questa pompa di efflusso riesce a eliminare il farmaco ma la

quantità eliminata non è tale da impedire il raggiungimento della concentrazione del farmaco

all’interno dell citoplasma in modo da inattivare la funzione vitale della cellula batterica.

Può subentrare una mutazione a carico del promotore di questi geni che fanno parte di un operone.

In conseguenza alla mutazione il promotore aumenta di attività, è quindi in grado di indurre la

produzione di una maggiore quantità di messaggero codificante per questo operone.

Nella cellula batterica, quindi, aumentano le pompe di afflusso e di conseguenza viene pompato

fuori dalla cellula batterica molto più antibiotico. Così la concentrazione di antibiotico presente nel

citoplasma non è in grado di inattivare le funzioni della cellula batterica.

Nel caso di tetraciclina e macrolidi, la resistenza può essere dovuta all’acquisizione, mediante

scambio genico orizzontale (coniugazione) , di elementi coniugativi che trasportano i geni che

codificano per delle pompe di afflusso specifiche per questi antibiotici.

I geni sono a localizzazione plasmidica acquisiti per trasferimento genico orizzontale.

La tetraciclina viene espulsa attraverso una pompa di afflusso specifica le cui proteine sono codificate

dai geni tet; i geni mef codificano per una pompa d’afflusso specifica per i macrolidi.

Per quanto riguarda l’acquisizione di resistenza perespulsione del farmaco tramite pompa di efflusso

questo può avvenire o per una overproduzione di pompa di afflusso che normalmente vene prodotta

da una cellula batterica per svolgere una funzione fisiologica. Questo tipo di resistenza genera una

mutazione a livello del promotore che regola l’espressione dei geni codificanti per quella pompa di

efflusso.

Oppure può avvenire tramite coniugazione mediante l’acquisizione di plasmidi o trasposoni

coniugativi che contengono pompe di efflusso specifiche nei confronti di un determinato antibiotico.

Sintesi di un bersaglio alternativo

La resistenza a certi può avvenire per produzione di un bersaglio alternativo, il classico

-lattamici

esempio è la resistenza di Staphylococcus aureus nei confronti della meticillina.

S. aureus ha acquisito mediante trasferimento genico orizzontale un gene che codifica per una PBP

(penicillin binding protein) alternativa a quella che ha e che è sensibile alla meticillina.

La maggior parte dei ceppi di S. aureus sono MRSA questi batteri hanno acquisito mediante

trasferimento genico orizzontale un gene chiamato mecA che codifica per una proteina PBP2a che è

una transpeptidasi alternativa.

S. aureus ha la sua PBP2a che è la transpeptidasi che catalizza la formazione dei legami crociati e che

è sensibile all’azione della meticillina ma attraverso coniugazione ha acquisito il gene mecA che

codifica per questa transpeptidasi alternativa denominata PBP2a.

Quindi questi ceppi codificano per due transpeptidasi: una sensibile all’azione della meticillina e

l’altra resistente.

Quindi PBP2a ha una bassa affinità per la penicillina ed esercita la stessa funzione della

transpeptidasi (PBP2).

Spesso la resistenza agli antibiotici viene acquisita negli ambienti ospedalieri.

HABITAT E DIVERSITA’ MICROBICA

I microrganismi in virtù della loro enorme versatilità possono colonizzare un’enorme varietà di habitat sulla

Terra.

Spesso sono anche responsabili di scenari molto belli e spettacolari che possono trovarsi nell’ambiente.

La crescita dei microrganismi può essere condizionata da diversi fattori.

1. Per quanto riguarda il rapporto batteri-ossigeno, alcuni batteri hanno bisogno di ossigeno per vivere

altri in sua presenza muoiono, altri lo tollerano, altri possono essere totalmente indifferenti alla sua

presenza o assenza.

2. Altro fattore importante è la temperatura. È un fattore che condiziona molto la crescita dei

microrganismi.

In questo grafico si vede come varia il tasso di crescita in base al variare della temperatura. Questo

tipo di grafico è caratteristico per ciascun tipo di microrganismo

L’optimum è la temperatura che consente alle reazioni enzimatiche di avvenire con la massima velocità

possibile e quindi il tasso di crescita massimo possibile, varia a seconda delle caratteristiche dei

microrganismi.

3. Altro fattore che condiziona la crescita dei microrganismi è il pH.

Ci sono microrganismi in grado di vivere in ambienti con pH elevati oppure un pH molto basso.

I batteri che vivono in un ambiente con pH molto basso sono detti acidofili, per esempio

Picrophilus oshimae cresce a pH ottimale 0.7 e lisa a pH 4. Per questo microrganismo è importante

l’ambiente acido perché gli ioni H+ stabilizzano la membrana.

La parete contiene S-layer. Vive nei suoli acidi ad attività vulcanica.

I batteri che vivono in un ambiente caratterizzato da pH alcalino sono detti alcalofili e sono stati

sfruttati industrialmente perché da loro provengono enzimi idrolitici (lipasi, proteasi) che vengono

Impiegati come additivi nei detersivi.

Il gradiente di Na fornisce energia per il trasporto e motilità e un gradiente di H per la sintesi di

+ +

ATP mediante respirazione.

Alcuni alcalofili sono alofili.

4. Gli organismi che sono in grado di tollerare un’elevata concentrazione di sale nell’ambiente sono definiti

alofili.

Si dividono in :

- bassoalofili tollerano concentrazioni di sale comprese tra 1-6% NaCl

- moderato alofili 6-15% NaCl

- alofili estremi 15-30% NaCl

Il termine alofilo si riferisce ad un gruppo di organismi che possono tollerare concentrazioni variabili di sale.

Ambienti caratterizzati da un’elevata concentrazione di sale sono le saline di San Francisco, laghi salati, Mar

morto.

Come fa un batterio a sopravvivere in presenza di un’elevata concentrazione di sale?

Sono dotati di pompe speciali, che pompano dentro cloro per cui gli alofili contengono un’elevata

concentrazione di soluti all’interno del loro citoplasma.

Oppure altri alofili possono concentrare all’interno del citoplasma ioni di potassio che sono compatibili con la

vita.

Altri microrganismi aumentano l’osmolarità citoplasmatica attraverso la sintesi di soluti compatibili: sono

composti prodotti in grande quantità proprio per aumentare l’osmolarità del citoplasma e che sono

compatibili con la vita, non interferiscono con le funzioni metaboliche svolte da questi microrganismi (per

esempio betaina, ectoina, saccarosio, trealosio, glicerolo, mannitolo dimetilsolfoniopropionato).

Suddivisione dei batteri sulla base della temperatura ottimale di crescita

PSICROFILI generalmente hanno un optimum di crescita di 4 °C

• Questi organismi che crescono a temperature inferiori a 15 °C e sopra i 15 gradi non sono in grado

di moltiplicarsi.

Vivono in regioni costantemente fredde dove sono comunque sempre presenti aree con inclusioni o

canali in cui l’acqua è allo stato liquido.

La vita a basse temperat