Microbiologia

MICROBIOLOGIA GENERALE: 13/03 Lezione 1

MICRORGANISMI:

Con la parola microrganismo (o microbi) si intende qualsiasi organismo tanto piccolo da

poter essere visto solo con l'aiuto di un microscopio. Esistono 5 classi di microrganismi :

batteri,miceti,virus,elminti e protozoi .

Batteri= sono organismi procarioti , ossia sono formati da cellule che hanno la

caratteristica di essere molto semplici poiché composte esclusivamente da

membrana,citoplasma e nucleolo.

Miceti= eucarioti uni o pluri cellulari

Virus= non sono delle cellule ma parassiti intracellulari obbligati

Protozoi= sono eucarioti unicellulari , si dividono in varie classi a seconda del tipo di

movimento: -ciliati:si muovono grazie a delle ciglia

-flagellati: si muovono grazie ad un flagello

-protozoi

-amoebae

Elminti: sono eucarioti pluricellulari e sono divisi in tre categorie quali

NEMATODI,CESTODI e TREMATODI.

BATTERIOLOGIA GENERALE:

I batteri sono organismi procarioti privi di nucleo, hanno il dna localizzato in una zona

chiamata nucleolo e non presenta organelli citoplasmatici, hanno varie dimensioni tanto

che vanno da 0,4 a 1.5 micron e ciò lo vedo attraverso un microscopio ottico. Inoltre i

batteri sono caratterizzati da varie forme:

-cocchi: rotondi

-bacilli:allungati

-aspirali:spiro teche

-virgola:vibrione

-altri hanno forme intermedie.

Inoltre i batteri possiamo trovarli o isolati o raggruppati

es:streptococchi,tetradi,strafilococchi e tetradi. Questo accade perché i batteri si

riproducono per scissione binaria , una volta moltiplicati se non si separano e rimangono

quindi attaccati. Se l’unione è lungo lo stesso piano allora si forma una sorta di collana ed

in tal caso si parla di STREPTOCOCCHI. Se lo stesso fenomeno avviene su due piani si

parla di TETRADI e se infine avviene su tre piani si forma un grappolo e si parla di

STRAFILOCOCCHI.

Le parti del batterio sono:

a) Membrana cellulare: circonda la cellula ed è fatta da un doppio strato di fosfolipidi

con delle proteine di membrana dentro. La membrana cellulare ha due differenze

sostanziali rispetto a quella delle cellule eucariote, ossia che non c’è il colesterolo

ed avviene la fosforilazione ossidativa.

b) Citoplasma: sono presenti cromosomi circolari detti plasmidi,proteine

solubili,ribosomi e granuli di riserva di vari materiali.

c) Elementi genetici: esistono 3 elementi genetici in una cellula batterica:

1) Cromosoma = ossia l’elemento fondamentale in cui risiede il dna. Tale

cromosoma può essere di dimensione variabile inoltre è a doppio filamento ed è

circolare.solitamente è uno solo ma possono essere vari ( fino ad un massimo di

quattro).

2) Plasmidi= ossia gli elementi genetici accessori , capaci di replicazione

autonoma, portano geni per fattori di resistenza ai farmaci e fattori di virulenza.

3) Elementi mobili= dentro al cromosoma si possono staccare e riattacare in altre

parti ma non si replicano autonomamente.

Il patrimonio genico nei batteri varia per mutazione che possono essere spontanee o

indotte oppure varia a causa di scambi genici che consiste nell’acquisizione di nuovo DNA

e\o nella ricombinazione tra sequenze omologhe. Esistono 3 meccanismi di scambio

genico: trasformazione(cellula ricevente si trova vicino ad una cellula batterica che muore

e rilascia il suo dna esternamente, a quel punto la cellula ricevente lo capta e lo integra al

suo),coniugazione (cellula donatrice forma un ponte con la cellula ricevente e scambia il

materiale) e trasduzione (fago infetta una cellula quando arriva la distruzione di tale

cellula per sbaglio il fago ingloba un pezzetto di dna e nel momento in cui infetta una

nuova cellula gli tramanda anche il dna della cellula che aveva precedentemente infettato

e distrutto).

d) Parete batterica: ha la caratteristica di dare rigidità alla cellula e di separarla

dall’ambiente esterno. È parzialmente permeabile. La parete batterica è formata da

peptidoglicani (zuccheri+peptidi). Gli zuccheri sono glucosi modificati e sono:

NAM=N-Acetil Muramico

NAG=N-Acetil Glucosammina

Questi due zuccheri sono legati da un legame beta1-4glucosidico (lineare).

Attaccato al NAM ci sono 4 amminoacidi che formano un tetra-peptide che vanno a

formare legami trasversali tra il 3 amminoacido del primo strato e il 4 di quello successivo,

in alcuni casi questo legame è diretto , in altri avviene mediante un ponte amminoacidico

di 5 glicine. In sintesi quindi possiamo dire che la parete batterica è composta da peptido-

glicano (zuccheri acetilati e peptidi): gli zuccheri sono il NAM (acido n-acetilmuranico, al

quale si lega una catena di 4 proteine) e NAG (acido n-acetilglucosamidica). Il legame

trasversale (cross-link) si ottiene facendo il legame tra la D-Alanina (4° amminoacido) di

uno strato e il meso Diaminopimelic di un altro (3° amminoacido), il legame tra NAM e

NAG è un legame glicosidico. Alcuni, per facilitare il legame, introducono un ponte di

glicine per favorire il legame trasversale

- La parete batterica va a determinare se un batterio è gram+ o gram-. Per

determinare questo esiste una tecnica conosciuta come “colorazione di gram” che

consiste in vari passaggi:

1) Prendo la piastra dove ho seminato la colonia batterica e la metto sul vetrino.

2) Fisso i batteri al vetrino (con il calore o con l’etanolo), il fissaggio ha lo scopo di

uccidere il batterio in modo da poter lavorare tranquillamente e ovviamente di

attaccarlo al vetrino.

3) Prendo il vetrino e lo immergo in una soluzione di cristal violetto per 1 min

4) Prendo il vetrino e lo immergo nel reattivo di lugol (soluzione ionica) entrambe

riappariranno blu

5) Decolora il campione e procedi a un rapido risciacquo . si usa acetone ed

etanolo .

6) Colorare nuovamente con safranina o fucsina, i gram+ si colorano di blu i gram-

di rosa.

Questo accade perché i gram+ hanno un peptidogicano più spesso dei gram-

,quindi,essendo più grande assorbe il colorante e lo trattiene il gram- essendo più sottile

rilascia il primo colorante blu e quando viene a contatto con il secondo colorante lo

riassorbe apparendo rosa.

°parete gram+: è fatta da peptidoglicani all’80% e da strutture fibrillane che si chiamano

acidi teicoici.

°parete gram-:è fatta da uno strato fine di peptidoglicani , da uno spazio periplasmatico

vuoto con delle proteine e infine c’è una membrana esterna. Nella membrana esterna

sono presenti porine e lipopolisaccaridi quali LPS o endotossina. Un lipolisaccaride

(LPS) è composta da un Lipide A (con attività tossica), un core (fatto da oligosaccaridi) e

un antigene O (struttura ramificata, fino a 40 saccaridi), è quindi composto da 3 strati:

1)LIPIDE A: dentro il doppio strato

2)CORE ZUCCHERINO

3)ANTIGENE O: struttura ramificata fatta da zuccheri.

In sintesi quindi possiamo dire che la parte grassa della membrana esterna è nascosta

internamente nel doppio strato mentre la parte zuccherina è esterna.

e) Capsula: (componente accessoria)

È una struttura polisaccaridica che circonda alcuni batteri. Ha il compito di resistere alla

fagocitosi ed è quindi un fattore di virulenza, poiché costituisce un ingombro fra il

recettore adibito alla fagocitosi di quel batterio e il sito di attacco per il recettore del

batterio stesso.

f) Flagelli: (componente accessoria)

Organi di movimento formati da flagellino. È composto da 3 parti: corpo basale,uncino

e filamento. La rotazione del flagello è energia dipendente, i batteri possono avere uno

o più flagelli.

g) Pili: (componente accessoria)

Presenti soprattutto nei gram-, sono composti da pilina, sono di vari tipi e si

differenziano per la funzione anche se quella principale è l’adesione, le funzioni

secondarie sono: 1) CONIUGAZIONE: tipica dei pili sessuali

2) SITO DI ATTACCO PER FAGI 14/03 Lezione 2

SPORE:

le spore sono forme batteriche cripto biotiche adattate a condizioni ambientali sfavorevoli

quali (essiccamento,variazione di Ph,CO2,O2 e radiazioni). Le spore sono prodotte da

Bacillus,Clostridium,Actinomiceti e Sarcine, inoltre sono naturalmente inattive e possono

rimanere in questa condizione molto a lungo anche centinaia di anni finché non si

presentano le condizioni adatte per la riattivazione. Strutturalmente parlando le spore sono

composte da una parte centrale in cui ci sono i resti della vecchia cellula batterica poi

verso l’esterno abbiamo cortex, tunica primaria,tunica esterna e esosporio. Le

caratteristiche fondamentali delle spore sono che:

-hanno elevata termo resistenza

-elevata resistenza ad antibiotici

-sopravvivono nei tessuti inanimati

-si formano in carenza di nutrienti

-metabolicamente crescenti

-vivono in condizioni ostiche

È possibile inattivare la vitalità delle spore con: autoclave , tindalizzazione, incenerimento

e cet.

PATOGENICITA’ BATTERICA:

La patogenicità batterica è la capacità di un batterio di dare malattia , va distinta dalla

virulenza che è la misura del grado di patogenicità. I due principali meccanismi di difesa

verso le infezioni batteriche sono:

1) Fagocitosi

2) Cascata del complemento

L’infezione batterica prevede una serie di fasi quali: entrata in contatto con il batterio,

invasione e moltiplicazione. Non tutte le infezioni batteriche portano malattia, essa esiste

solo se c’è un danno all’ospite. In caso opposto può accadere che le 3 fasi si susseguano

senza lo sviluppo di effetti collaterali.

Il batterio può definire con l’ospite varie relazioni:

a) MUTUALISMO: entrambi traggono vantaggio

b) COMMENSALISMO: il batterio ha vantaggi l’ospite è indifferente

c) PARASSITISMO: per sopravvivere danneggia l’ospite.

Negli uomini esistono fisiologicamente dei distretti non sterili in cui sono presenti dei

batteri. Si definisce MICROBIOTA l’insieme della popolazione batterica presente nell’uomo

, mentre si definisce MICROBIOMA i geni dei batteri presenti nell’uomo. Esistono tuttavia

anche dei distretti fisiologicamente sterili come: SNC,organi interni,sangue e urine.

I batteri possono essere divisi in 3 classi:

1) NON PATOGENI

2) PATOGENI OPPORTUNISTI: causano danno in certi ospiti se si presentano

condizioni favorevoli

3) PATOGENI OBBLIGATI: causano danno sempre. Questo danno può essere

causato dal batterio stesso oppure può essere mediato dall’ospite poiché la risposta

immunitaria diventa un’arma a doppio taglio

TAPPE PROCESSO INFETTIVO:

il processo infettivo ha 4 fasi:

fase 1: ESPOSIZIONE AL PATOGENO= siamo continuamente esposti ai patogeni

fase 2:ADESIONE AD UNA MUCOSA DA PARTE DEL PATOGENO= è la prima fase della

colonizzazione, l’adesione conferisce al microrganismo la capacità di resistere alla

rimozione meccanica operata sulle mucose. Una volta adeso il patogeno può rimanere

fermo esternamente oppure può invadere

fase3:INVASIONE:L’invasione avviene in 2 modi , il primo è passando da cellula a cellula

il secondo è distruggendo il tessuto connettivo

fase4:COLONIZZAZIONE E PRODUZIONE DI FATTORI DI VIRULENZA: possono dare

tossicità o invadere altre parti dando malattia in entrambi i casi.

Il Sistema immunitario in tutto questo cerca ovviamente di distruggere il patogeno ma

contemporaneamente lui cerca di “ distrarre” il s.i per sopravvivere e moltiplicarsi.

16/03 Lezione 3

TOSSINE BATTERICHE:

esistono due principali classi di tossine batteriche: ENDOTOSSINE ( dentro alla cellula) ed

ESOTOSSINE (rilasciate esternamente alla cellula).

Endotossine= (LPS) , fatte da lipidi e zuccheri. In quantità ridotte attiva la cellula bersaglio

ma in quantità massicce causa danni importanti come shock settico e coagulazione

intravascolare.

Esotossine= emanate sia dai gram+ che dai gram-. Sono fatte da due sub-unità. Fanno

parte le neurotossine quali ad esempio le seguenti:

- Tossina tetanica= quando presente in un organismo, si va a posizionare bloccando il

rilascio del neurotrasmettitore causando un rilascio continuo di acetilcolina causando

paralisi spastica , in assenza di essa invece viene rilasciato un neurotrasmettitore che

blocca l’acetilcolina.

-Tossina botulinica= in presenza di questa viene bloccato il rilascio di acetilcoa causando

un rilassamento costante dei muscoli, in condizione fisiologica invece, quando la tossina

botulinica non è presente l’acetilcoa si andrebbe ad adatta care ai recettori inibendo il

rilascio e causando contrazione.

-Tossina coleica= CT ed LT . In caso di presenza di questa tossina,formata da 2 unità:

l’unità A entra nell’intestino epiteliale e attiva l’adenincocillasi che converte BATP in AMP

ciclico. all’esterno invece c’è la sub unità B che si stanzia bloccandola . a questo punto Cl-,

HCO3- e H2O si muovono verso l’esterno causando diarrea.

-Emolisine= tossine presenti solo nei gram+ che formano fori a livello delle membrane di

cellule sensibili.

FARMACI ANTIBATTERICI:

Il farmaco antibatterico più famoso è l’antibiotico (prodotto naturale), tuttavia esistono altri

tipi di farmaci antibatterici come i chemioterapici (prodotto di sintesi) oppure la terapia

antibatterica che comprende un insieme di farmaci con attività antibatterica selettiva. I

farmaci antibatterici possono essere classificati in vari modi :

1) In base alla struttura chimica

2) In base al meccanismo di azione

3) In base allo spettro di azione

4) In base alla farmacocinetica

5) In base all’effetto biologico: si classificano in tre classi:

BATTERIOSTATICO(inibizione reversibile della crescita batterica), BATTERICIDA

(inibizione irreversibile crescita batterica poiché causa morte), BATTERIOLITICO

(inibizione irreversibile crescita batterica poiché causa lisi e morte).

- Le strutture e i processi caratteristici dei procarioti rappresentano buoni bersagli per

gli antibiotici . esistono 6 classi di antibiotici :

1.ANTIBIOTICI CHE AGISCONO SULLA MEMBRANA: come la polixinaB, la colistina e la

doptomicina.

Polixina B e la Colistina agiscono come detegenti solo sui gram-, hanno tossicità elevata e

sono battericidi e antibiotici di riserva per gram- multi resistenti. La Doptomicina invece

agisce solo sui gram+ , passa la parete danneggiandola ed è caratterizzata da una elevata

azione battericida e tossicità.

2.FARMACI CHE AGISCON SULLA SINTESI DEL PEPTIDOGLICANO: questi farmaci

sono vari come ad esempio :

-fosfomicina ( lega il peptide trasferasi e blocca la formazione di UDP-NAG piruvato)

-Cicloserina (lega Alla-racemasi e impedisce isomerizzazione L-Ala a D-ala),

-Bacitracina (blocco della defosforilazioe bactoprenolo),

-Glicopeptidi (bloccano la trans-glicosilazione e trans-petidazione,

-Beta-lattamici (tali antibiotici si legano agli enzimi batterici PBP, enzimi batterici coinvolti

nella transpeptidazione, impedendo all’enzima di formare il legame proteico e portando

quindi alla lisi della cellula batterica), sono i più comuni grazie alla loro versabilità, efficacia

e tollarabilità (i più importanti sono penicilline, cefalosporine, carbapenemi e

monobattami). In sintesi quindi possiamo dire che la penicillina è il farmaco beta-lattamico

per eccellenza e agisce per bloccare la sintesi del peptidoglicano. In presenza di

penicillina infatti il legame peptidico non si forma tra il terzo amminoacido del primo strato

e il quarto di quello successivo bensì i beta-lattamici si legano alle PBP impedendo loro di

funzionare , questo perché impedisce il cross-link e la parete si disintegra causando la

morte della cellula. I beta-lattamici sono batteriolitici, uccidono la cellula e la disintegrano.

Ci sono 4 classi di beta-lattamici :

1)penicilline

2)cefalosporine

3)carbapenemi

4)monobattami

Queste quattro classi differiscono per due aspetti: spettro di attività e farmacocinetica.

3.ANTIBIOTICI CHE AGISCONO SULLA TRASCRIZIONE: tipico è la rifampicina , la

quale agisce su micobatteri gram+ e gram-. Questo farmaco è un battericida e agisce

legandosi alla subunità beta dell’RNA polimerasi e bloccano la trascrizione. È uno dei

farmaci cardine nella terapia della tubercolosi.

4.ANTIBATTERICI CHE AGISCONO SULLA REPLICAZIONE DEL DNA: esistono due

classi di farmaci:

1)chinoloni= si legano alla subunità A e bloccano la replicazione

2)novobiocina= si legano alla sub-unità B e bloccano la replicazione.

5.ANTIBATTERICI CHE AGISCONO SULLA SINTESI PROTEICA:

esistono vari farmaci tra cui:

• AMINOGLICOSIDICI,

• TETRACICLINE,

• MACROLIDI,

• CLORAMFENICOLO,

• LINCOSAMIDI

Il bersaglio per tutti sono i ribosomi fatti da 2 sub-unità , amino glicosidici e tetracicline si

legano alla sub-unità 30s e bloccano subito la traduzione mentre le altre si legano alla 50s

bloccando la traduzione in un secondo momento.

6.ALTRI ANTIBATTERICI: Isoniazide, attivo sui micro batteri, usato per il trattamento della

Tubercolosi, bloccano la sintesi degli acidi micolici. 20/03 Lezione 4

LA RESISTENZA AI FARMACI:

Può succedere che in seguito a ricombinazioni geniche i batteri mutano il loro genoma

conferendo resistenza ai farmaci. Esistono due tipi di resistenze:

1) NATURALE: farmaco nasce con naturale resistenza a quel farmaco

2) ACQUISITA: tipica di alcuni ceppi di una specie batterica naturalmente sensibile, ad

un certo punto può avviene qualcosa che lo rende più forte. Le basi genetiche della

chemio resistenza genetica sono:

a= mutazione di un gene esistente, per caso mentre il batterio cresce, uno dei suoi

geni casualmente varia e sempre casualmente questa mutazione sarà favorevole

alla resistenza al farmaco, a quel punto tutti i batteri sensibili moriranno mentre

quelli mutati domineranno.

b= acquisizione di un nuovo gene, durante la coniugazione c’è lo scambio di

materiale genetico tra cui anche il gene per la resistenza.

MECCANI