Domande e risposte d'esame di Microbiologia - Corso di Biologia dei Microrganismi

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1. Descrivere la parete batterica (sia Gram + che Gram -).

Sia I Gram + che Gram – posseggono una molecola polimerica detta sacculo che avvolge tutta

la cellula garantendo rigidità e forma, composta da peptidoglicano, il quale ha una forma

reticolare. Esso è costituito da catene di amminozuccheri NAG e NAM.

I batteri Gram + e Gram – differiscono per la struttura della parete.

I batteri Gram – hanno una doppia membrana (esterna e interna) separata da uno strato

periplasmatico, mentre i Gram + sono privi di membrana esterna.

La parete dei Gram + è composta per lo piu da uno spesso strato di peptidoglicano che talvolta

costituisce circa il 40% del peso secco della cellula. Nella loro parete vi sono gli acidi teicoici,

lipotecoici. Gli acidi teicoici sono polimeri costituiti da unità ripetute di 1-3glicerol-fosfato o di

1,5 D ribitol-fosfato legate da legami fosfodiesterici, essi sono essenziali per il nomale

funzionamento della cellula in quanto garantiscono rigidità, elasticità e in quanto ricchi di

fosfato garantiscono una carica negativa sulla superficie della cellula.

I Gram – posseggono invece uno sottile strato di peptidoglicano, circondato però da una

spessa membrana esterna e complessa. Come già detto lo spazio, in cui è inserito anche lo

strato sottile di peptidoglicano, tra le due membrane è detto periplasma. Qui sono presenti

numerose proteine di membrana con differenti funzioni quali acquisizione di nutrienti,

generazione di energia, sintesi del peptidoglicano e degradazione di sostante tossiche.

La membrana esterna invece è asimmetrica ed è costituita da fosfolipidi nel foglietto interno e

da lipopolisaccaridi in quello esterno (LPS). Le LPS si suddividono in: lunghe catene di

polisaccaridi, detto antigene O, che inducono la produzione di anticorpi nel’organismo ospite;

lipide A (che attiva l’immunità innata dell’ospite); e un’altra regione di polisaccaridi detta core.

La diffusione di piccole molecole e ioni nel periplasma è possibile grazie a proteine dette

porine, con struttura a botte.

Sono presenti inoltre anche le lipoproteine nella membrana esterna con funzione di

stabilizzazione di strutture, trasporto, trasduzione segnale e resistenza.

2. Descrivi la parete batterica di Saccharomyces Cerevisiae.

Oltre alla membrana citoplasmatica e lo spazio periplasmatico, in cui sono inseriti diversi

enzimi, è presente una parete cellulare. Essa è composta da chitina, mannoproteine e β1-6

Glucani e β1-3 Glucani. Quest’ultimi sono il componente principale della membrana e

costituiscono la parte fibrosa della membrana; β1-6 Glucani invece collegano i componenti

della parte esterna della cellula con quelli interni. Le mannoproteine, invece situate all’esterno,

limitano la permeabilità ai soluti al di fuori della parete. La chitina conferisce invece rigidità ed

è situata al di sopra dello strato periplasmatico.

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3. Quali sono le funzioni della membrana?

Le funzioni della membrana citoplasmatica sono differenti:

- Barriera selettiva: permette solo a determinate molecole di attraversarla grazie a sistemi di

trasporto selettivi (proteine o lipoproteine).

- Produzione di energia: infatti a livello della membrana avviene la respirazione e fotosintesi,

generando un gradiente ionico tra la parte interna e esterna della membrana (forza

proton-motrice) utilizzato per formare ATP.

- Trasduzione del segnale: recepire stimoli esterni per poi trasferirlo all’interno della cellula

(svolto da proteine)

- Biosintesi di fosfolipidi, parte dei lipopolisaccaridi e peptidoglicano.

4. Quali sono i sistemi di trasporto attraverso la membrana?

Vi sono diversi sistemi di trasporto:

- Trasporto passivo o diffusione, quando il trasporto attraverso la membrana avviene

secondo il gradiente di concentrazione e quindi senza l’utilizzo di ATP. Diffusione facilitata

(uniporto) avviene quando soluti non sono in grado di oltrepassare senza l’ausilio di

proteine integrali.

- Trasporto attivo, ovvero necessita di ATP in quanto contro gradiente: si suddivide in

primario e secondario. Il trasporto primario è direttamente accoppiato al consumo di ATP;

il trasporto secondario invece, accompagnato dall’utilizzo di molecole ioniche, può essere

in antiporto, se mentre entra del soluto ne esce dell’altro, oppure in simporto se insieme

al soluto entra anche uno ione.

- Trasporto di gruppo: avviene quando una molecola introdotta nella membrana viene

contemporaneamente modificata chimicamente.

5. Descrivi la fermentazione alcolica di Saccharomyces Cerevisiae.

Questo lievito anaerobio facoltativo utilizza la via glicolitica del glucosio per ricavare il

piruvato. Il piruvato viene poi decarbossilato ad acetaldeide e attraverso una riduzione con

NADH+ si ottiene etanolo. Questo lievito presenta la piruvico dh. che consente la

decarbossilazione del piruvato.

6. Descrivi la fermentazione omolattica.

Il prodotto finale è l’acido lattico. Esso è ottenuto a partire da glucosio che nella via glicolitica

viene degradato a piruvato. Il piruvato attraverso una riduzione con NADH+ tramite enzima

lattico dh. Questo tipo di fermentazione lattica si differenzia da quella etero lattica che

produce oltre all’acido lattico, CO2 e etanolo).

7. Cos’è l’effetto Crabtree?

L'effetto Crabtree (o repressione da glucosio) è il fenomeno di diminuzione notevole o totale

del consumo di ossigeno da parte di alcuni tessuti o microrganismi fermentanti facoltativi in

seguito al raggiungimento di elevate concentrazioni di glucosio. Questo genere di tessuti o

microrganismi, in presenza di una quantità eccessiva di glucosio, deprimono o sopprimono

completamente i loro processi aerobici ossidativi. Un esempio è il Saccharomyces cerevisiae,

lievito unicellulare osmofilo fermentante facoltativo, il quale entra in attività fermentativa

quando la concentrazione di zuccheri nel substrato supera i 0.15-0.2 g/L.

8. Descrivi la curva di crescita batterica nelle sue fasi.

Per curva di crescita batterica si intende quel grafico in cui sono riportati il numero di cellule

batteriche presenti in funzione del tempo. Ci sono quattro tipiche fasi:

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-Fase di latenza (o lag) in cui le cellule non crescono e quindi non c’è aumento di numero, in

quanto stanno adattando il loro metabolismo al terreno di coltura. Questa fase varia in base

alla temperatura in cui le cellule sono poste rispetto alla loro temperatura fisiologica.

-Fase di crescita esponenziale, in cui vie è un aumento del numero delle cellule alla massima

velocità possibile ad una determinata temperatura, mantenendosi costante e regolare per

tutta la durata della fase.

-Fase stazionaria, in cui il numero delle cellule rimane costante in quanto smettono di crescere,

hanno raggiunto l’equilibrio tra crescita e morte e per altri fattori (quali l’esaurimento di

nutriente nel terreno di coltura, poco ossigeno, accumulo di sostanze di rifiuto e elevata

densità cellulare. In questa fase inoltre le cellule cambiano sia morfologicamente che in modo

funzionale.

-Fase di morte, in cui si osserva diminuzione delle cellule vive. Spesso le cellule alla morte

lisano, aumentando la torbidità dell’acqua. Talvolta altre rimangono integre. Questa fase può

essere velocissima oppure più complessa (dopo un inizio di fase di morte veloce è seguita da

un rallentamento).

9. Perche il fosforo è fondamentale nei terreni di coltura?

In quanto il fosforo si trova nelle cellule come costituente principale dei nucleotidi, acidi

nucleici e fosfolipidi; in natura si trova in fosfati, che ha lo stesso livello di ossidazione di quello

presente nelle molecole organiche, viene assunto senza alcuna riduzione.

10. Batteri acetici: chi tra acetobacter e gluconobacter ossida completamente l’etanolo?

È l’acetobacter. Entrambi sono batteri Gram – che compiono fermentazione acetica.

I gluconobacter degradano l’etanolo a acido acetico attraverso ossidazione con NAD o NADP e

sono definiti sub ossidanti; essi non possiedono il ciclo degli acidi tricarbossilici completo,

quindi non sono in grado di ottenere ulteriore degradazione dell’acido acetico.

Cosa che invece è possibile negli acetobacter, in cui appunto è presente il ciclo di Krebs

completo, e dall’acido acetico si riesce a ottenere CO e H O e sono definiti superossidanti.

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11. Descrivere gli ascomiceti.

Gli ascomiceti sono un gruppo di organismi che appartiene agli eumiceti (organismi

chemioorganotrofi che appartengono al regno dei funghi. Negli ascomiceti la riproduzione

sessuata avviene attraverso la formazione di un sacchetto (asco) contenente le spore (asco

spore). Appartengono a questo gruppo numerose specie tra cui i tartufi, lieviti (Saccharomyces

Cerevisiae), peniciniluim, e funghi che si associano ad alghe o cianobbateri per formare licheni

e la maggior parte di funghi patogeni per le piante .

12. Descrivere la trascrizione negativa.

Consiste nel blocco della trascrizione di geni a causa della presenza di un repressore presente

sul DNA situato prima del promotore. Esempio di regolazione negativa avviene con il lattosio.

Infatti in assenza di lattosio il repressore si lega all’operone e blocca la trascrizione; quando

invece è presente il lattosio, che va a legarsi al repressore, modificando la sua conformazione e

inibendolo, il repressore non è più in grado di legarsi al promotore, permettendo di fatto la

trascrizione. L’esempio simile è quello del triptofano. Qui avviene l’opposto, infatti in assenza

di triptofano il repressore non riesce a legarsi al promotore e ad inibire la trascrizione; cosa che

riesce invece a fare in sua presenza. 6 7

13. Descrivere la parete del Bacillus.

Il Bacillus è un batterio di tipo Gram +. È privo di membrana esterna a differenza dei Gram -.

La parete dei Gram + è composta per lo più da uno spesso strato di peptidoglicano che talvolta

costituisce circa il 40% del peso secco della cellula. Nella loro parete vi sono gli acidi teicoici,

lipotecoici. Gli acidi teicoici sono polimeri costituiti da unità ripetute di 1-3glicerol-fosfato o di

1,5 D ribitol-fosfato legate da legami fosfodiesterici, essi sono essenziali per il nomale

funzionamento della cellula in quanto garantiscono rigidità, elasticità e in quanto ricchi di

fosfato garantiscono una carica negativa sulla superficie della cellula.

14. Quali sono i componenti della membrana?

La struttura della membrana sia nei procarioti che negli eucarioti è simile. È composta da un

doppio foglietto fosfolipidico contenente vari tipi di proteine. Ha il compito di dividere la parte

interna della cellula dall’esterno. La parte idrofobica è all’interno della membrana, composta

da code di acidi grassi, mentre la parte