Riassunto esame Biologia, prof. Dalmastri, libro consigliato Microbiologia generale ed agraria, Sorini

Microbiologia

1. L'origine della vita

Nelle stromatoliti: rocce sedimentarie composte da sali (carbonato di calcio, etc.) sono stati ritrovate numerose tracce di cellule microbiche. Da questa scoperta, si è arrivati a dire che sulla Terra esistevano microrganismi già 3,5 miliardi di anni fa e, per molto tempo, sono stati l'unica forma di vita su di essa. La prima cellula venite è nata grazie alla formazione di composti organici da quelli inorganici già present per via abiotica-sintesi chimica. Si può quindi dire che grazie a questo brodo primordiale, nacque la vita. Il secondo passo consistette nel passaggio da composti organici a cellula ancestrale e ciò fu possibile grazie alla creazione di una cellula doppia; durante il passaggio da inorg. a org., capace di autoprodrusr. L'ambiente dove avvenne ciò, per molti scienziati, fu l’oceano. I primi batteri riconoscibili sulla Terra furono i cianobatteri: batteri che, tramite fotosintesi ossigenica hanno iniziato la modifica dell’atmosfera con l’immissione in essa di ossigeno.

2. Struttura della cellula

Cellula: unità di base di tutti gli organismi viventi in grado di svolgere attività metaboliche come la replicazione, la modifica dell’ambiente. La struttura:

• Membrana citoplasmatica: separa la cellula dall’ambiente esterno presiedendone i rapporti di scambio (ingresso/uscita -molecole)
• Citoplasma: In esso sono immersi i ribosomi, responsabili della sintesi proteica.
• Acidi nucleici: acido deossiribonucleico (DNA), la molecola che porta le info genetica ereditata dalla riproduzione; parete cellulare, che si forma all'esterno della membrana (è presente nei batteri, non nella cellula animale che invece hanno il citoscheletro. Per i virus invece, sono in possesso di acido nucleico, ma non di ribosomi e organuli. Acquisiscono capacità riproduttiva solo nella cellula che li "ospita". Quando un virus infetta una cellula sono chiamati fagi)

3. L’albero della vita e l’evoluzione della cellula primitiva

Grazie a numerosi studi di biologia molecolare, si è arrivati alla conclusione che l’rRNA ribosomiale è una molecola molto resistente e conservabile nel tempo. In particolare una sua frazione, l’rRNA 16S nei procarioti e il 18S negli eucarioti, è stata presa come modello per confrontare i vari organismi durante la loro mutazione. Da qui nasce l’albero filogenetico della vita che ricostruisce l’evoluzione della prima cellula ancestrale fino a noi. La prima ipotesi afferma che la prima cellula (progenote) abbia dato origine a quelle eucariota e procariota. La divergenza evolutiva della cellula, che ha dato vita alle due tipologie, si pensa derivi da una fase in cui la cellula non era ancora avvolta dalla membrana citoplasmatica, e quindi non era definita ma soggetta ai numerosi cambiamenti naturali. Le differenze fra le due tipologia sono molte, comprese con l’archea: progenote. - Archea: quella che è meno cambiata nel tempo.

• Procarionta dei batteri: ha subito diversi cambiamenti e si differenzia così fortemente dall’archea.
• Eucariota: si è evoluta grazie alla fase intermedia detta urcariote, acquisendo RNA sia dall’archea che dalla procariota. È quindi composta da più linee cellulari.

4. Differenza fra procarioti ed eucarioti

• Dimensioni: sia per il volume che per la forma.
• Parete: negli euc. ci può essere o meno un involucro, la parete cellulare, che avvolge la membrana citoplasmatica. Nei batteri è di regola presente, rigida costituita da peptidoclicano (o mureina); negli archea è invece di pseudomureina.
• Membrana citoplasmatica: è in tutte le cellule. La sua componente idrofobica dei lipidi è data da lunghe catene di acidi grassi legate alla parte idrofila.
• Membrana nucleare: mai negli archea e nei batteri, solo in euc. Racchiude i cromosomi e presiede agli scambi con il citoplasma.
• Reticolo endoplasmatico: tubuli che percorrono il citoplasma, in parte con ribosomi (reticolo rugoso) in parte no (liscio). Solo negli euc. La funzione è quella di portare proteine e altri composti verso la cellula.
• Apparato di Golgi: tipico degli euc., costituito da cisterne e immerso nel citoplasma. Serve a modificare e selezionare le molecole che devono fuoriuscire o raggiungere altri organuli.
• Cloroplasti: sono negli euc. fotosintetici, organuli che trasportano elettroni durante la fotosintesi.
• Mitocondri: solo negli euc., sono avvolti da una membrana interna ed esterna contenente la catena di trasporto degli elettroni. Danno energia alla cellula.
• Altri organuli: Nei procarioti: tilacoidi (liberi nel citoplasma), clorosomi (funzione legata alla fotosintesi anossigenica), vacuoli gassosi (nei batteri acquatici, consentono movimenti verticali), carbossisomi (batteri autotrofi, ovvero che sintetizzano da soli le molecole per il proprio metabolismo)
• Cromosomi: negli euc. si trovano nel nucleo, avvolto dalla membrana nucleare. Nei proc.: non c’è membrana nucleare, ma si trovano nel citoplasma dove costituisce il nucleosoma.
• Riproduzione: La riproduzione è asessuata e avviene dopo la duplicazione della cellula e quindi del cromosoma. Per questo i proc. sono aploidi. Nelle cellule proc. la riproduzione sessuata avviene raramente e comporta l’integrarsi di una parte di DNA della cellula donatrice. Negli euc. invece, i cromosomi sono in duplice coppia (femminile e maschio), per questo sono diploidi. La riproduzione avviene con la formazione dei gameti. Durante la meiosi (separazione delle coppie dei cromosomi), ricevono una parte dei cromosomi da cui derivano e, fondendosi con i gameti, formano lo zigote diploide. Con la mitosi (duplicazione cromosomi) la cellula si divide in due cellule diploidi.
• Ribosomi: sia negli euc che nei proc. ma con forma e dimensione diversa.
• Endocitosi ed esocitosi: Con Endo. s’intende la capacità d’ingobare composti solidi (fagocitosi) o liquidi (pinocitosi) da parte della cellula. L’Exo. è l’inverso, attraverso i vacuoli. Queste attività sono tipiche solo degli euc.
• Movimento: negli euc. è di tipo ameboide: segue le correnti del citoplasma. Avviene anche grazie ai flagelli, prolungamenti del corpo. I batteri possono muoversi anche per scivolamento grazie alla produzione di muco.
• Fisiologia: i proc. hanno molta versatilità: riescono a sopravvivere ad alte e basse temperature, di usare composti organici come fonte di energia, di accumulare sostanze come riserve e di vivere in anaerobiosi obbligata.

5. Il controllo dei microorganismi

L'ingrandimento, invece, è un parametro in funzione del potere di risoluzione del micros.,

e dell’occhio.

Ing. = limite di risoluzione dell’occhio/limite di risoluzione del

microscopio

Il contrasto invece si riferisce alla capacità di distinguere l’oggetto dal fondo su cui posa,

e si ottiene tramite coloranti.

I micros. possono essere ottici e elettronici.

I microscopi ottici sono costituiti da alcune lenti e sorgenti luminose. Solitamente sono

due lenti convergenti (obiettivo e oculare), costituite a loro volta da lenti diverse, al fine

di correggere o ridurre gli errori.

L’oggetto è posto davanti all’obiettivo che ne fornisce un’immagine ingrandita ma

capovolta. L’obiettivo e l’oculare sono inseriti in un tubo metallico, appoggiato ad un

sostegno detto stativo, su cui si osserva l’oggetto. Con vari movimenti l’oggetto può essere

spostato lateralmente o avvicinato o allontanato dall’obiettivo.

L’illuminazione viene trasmessa tramite luce riflessa.

L’ingrandimento con il micros. ottico si calcola moltiplicando quello dell’obiettivo con quello

dell’oculare (il massimo è di 1000).

I micros. ottici possono essere in campo chiaro, scuro, a contrasto di fase, a

interferenza e a fluorescenza.

Quello chiaro è il più comune. La luce attraversa il campione che ne assorbe un po' e poi

viene trasmessa sull’oculare. Il campione apparirà più scuro su fondo chiaro e illuminato.

Questa microscopia si usa con i Gram.

Quello scuro è l’opposto, quindi campione chiaro su fondo scuro. Usato soprattutto per

cellule fresche e vive.

Quello a fase è l’unico che ci dà info riguardanti dettagli interni alle cellule,

Quello a interferenza si compone di due fasci di luce, uno dei due attraversa il campione

creando una differenza di fase con il secondo fascio. I due fasci poi si combinano e è

permesso osservare così dettagli della superficie del campione.

Quello a fluorescenza viene utilizzato sia per batteri che emettono fluorescenze naturali,

mentre con gli altri vengono indotti da coloranti fluocromi.

Un fluocromo è una sostanza che, eccitata dalla luce, emette luce lei stessa. Un

apposito filtro elimina i vari colori formati lasciando solo quello della lunghezza d’onda che

ci interessa e che colorerà il campione. Per riflettere la luce si usa uno specchio dicroico

che riflette solo in base alla lunghezza d’onda.

Un altro tipo di microscopia a parte è quella confocale a scansione (CSM).

Permette la visualizzazione molto approfondita di cellule o tessuti vivi o fissati in 3D.

È a fluorescenza ma molto più efficace poiché in grado di emettere luce laser a tre-cinque

diverse lunghezze d’onda che servono a colorare il campione.

La luce emessa dai fluocromi passa in un disco forato ad apertura variabile.

Un fotomoltiplicatore insieme al laser rivelano almeno dai 400 a 700 nm.

In questo modo il campione può essere osservato grazie alla sua sezionatura ottica: è

quindi possibile ottenere una successione di strati che sono diverse immagini che si

muovono lungo l’asse ottico, variando il piano focale. Un software raccoglie le immagini e

crea in 3D.

La preparazione dei campioni per l’osservazione al micros. può essere a fresco (micros.

ottica), ovvero tramite una goccia di sospensione batterica del campione che viene posata

su un vetrino.

Info dettagliate si hanno grazie all’uso dei coloranti, ma solo nel caso di microorg. morti.