Microbiologia - Appunti

Caratteristiche del Nucleoide e dei Plasmidi nei procarioti

Il Nucleoide è privo di membrana nucleare (perciò non si può chiamare nucleo). È costituito da DNA a doppia elica (identico al DNA della cellula eucariota), è circolare ma presente in forma superavvolta (superavvolgimento consentito grazie a delle proteine a cui è associato il DNA, se non lo fosse non riuscirebbe a stare all'interno della cellula procariotica). (I procarioti sono aploidi)

I Plasmidi sono presenti anche DNA extracromosomiale: (molto piccoli): geni accessori. Non contengono geni fondamentali per la vita, ma che facilitano la vita del microrganismo (es: gene di resistenza agli antibiotici) perciò viene mantenuto dal batterio solo se gli serve, se no sarebbe uno spreco di energia portarselo dietro inutilmente.

I Plasmidi possono essere trasmessi tramite un meccanismo di coniugazione ad un'altra cellula che ne è priva. Plasmidi incompatibili non possono stare contemporaneamente nella stessa cellula. Portano diversi tipi di geni accessori.

informazioni:

• plasmidi coniugativi: mediano il processo di ricombinazione genetica detto Coniugazione
• plasmidi di resistenza: mediano la resistenza a uno o più antibiotici
• plasmidi produttori di batteriocine: mediano la produzione di sostanze ad attività antibatterica attive nei confronti di ceppi strettamente correlati (es. plasmidi con eliminano i competitors)
• plasmidi di virulenza: mediano per:
  • fattori di adesione
  • produzione di tossine (Agrobacterium tumefaciens - plasmide T induce tumori nelle piante, Bacillus thuringiensis - produzione di tossina BT nociva per gli insetti)
• Plasmidi metabolici: plasmidi che mediano per la fissazione dell'azoto nei batteri del genere Rhizobium

CITOPLASMA è uguale a quello della cellula eucariotica, ma con meno organuli (mancano quelli membranosi: mitocondri, RE, apparato di Golgi, cloroplasti). Presenza di invaginazioni della membrana citoplasmatica.

fi flI mesosomi svolgono molte delle funzioni della membrana citoplasmatica:

mesosomi settali:

• intervengono nella divisione cellulare e tengono legato il cromosoma batterico facilitando la separazione dei due lamenti di DNA e la produzione del setto trasverso (che appare nel processo di divisione della cellula in due cellule figlie);

mesosomi respiratori:

• contengono la maggior parte dei citocromi e degli enzimi respiratori;

mesosomi biosintetici:

• contengono enzimi che intervengono nella sintesi dei componenti della parete;

mesosomi fotosintetici;

mesosomi sporali:

• essenziali per la formazione dell'endospora.

Hanno comunque un metabolismo ossidativo, ma non hanno i mitocondri, come fanno? I citocromi si trovano nella membrana plasmatica, grazie ai mesosomi respiratori.

Può contenere granulazioni di natura organica e inorganica: rappresentano sostanze di riserva:

• Amido e glicogeno
• Ciano cina
• Polifosfati
• Zolfo (solfobatteri)

I vacuoli non sono

COLTIVAZIONE DEI BATTERI

Sigenze nutrizionali:

• Sorgenti di energia (organismi fototro : usano l'energia radiante; organismi chemiotro : ricavano energia dall'ossidazione di composti chimici)
• Sorgente di carbonio (organismi autotro : utilizzano CO2; organismi eterotro : richiedono una forma organica del carbonio)
• Fonte di azoto: azoto atmosferico, composti inorganici dell'azoto e composti organici (proteine e composti organici dell'azoto)
• Fonte di zolfo e fosforo: zolfo elementare, composti organici e inorganici dello zolfo. Il fosforo è fornito sotto forma di fosfati
• Metalli: sodio, potassio, calcio, magnesio, manganese, rame, ferro, zinco, fosforo e cobalto
• Vitamine: alcuni batteri sono capaci di sintetizzare tutte

Le vitamine di cui hanno bisogno partendo da composti presenti dal mezzodi coltura, altri necessitano di vitamine preformate nel terreno di coltura

Classificazione dei batteri sulla base delle esigenze nutrizionali:

Batteri fototro:

• Batteri fotolitotro: utilizzano CO2 come principale fonte di carbonio
• Batteri fotoorganotro: richiedono composti organici

Batteri chemiotro:

• Batteri chemiolitotro: ricavano energia dall'ossidazione composti inorganici
• Batteri chemioorganotro: ricavano energia dall'ossidazione di composti organici del carbonio

Batteri autotro: presentano esigenze semplici (acqua, CO2 e sali inorganici)

• Batteri eterotro: variano rispetto alle sostanze nutritizie di cui abbisognano per accrescersi

Tipi di terreni colturali:

Terreno chimicamente de nito o sintetico: terreno costituito da composti chimici noti

Terreni arricchiti: l'aggiunta di componenti quali sangue, siero o estratti di tessuti vegetali o animali al brodo

o agar• nutritizio, permette l’accrescimento dei microrganismi eterotro esigenti

Terreni selettivi: l’aggiunta di certe sostanze chimiche speci che dell’agar nutritizio, impedisce l’accrescimento di un• gruppo senza inibire gli altri

Terreni di erenziali: l’aggiunta di certe sostanze chimiche ai terreni, può produrre dopo l’inoculazione, un tipo di• accrescimento o di cambiamento che consente di distinguere un tipo di batterio da un altro

Terreni di mantenimento: usati per conservare la vitalità e i caratteri siologici di una coltura microbica•

Fattori fondamentali nel controllo della crescita microbica: temperatura, ossigeno, disponibilità di acqua, pH e pressione.

Classi cazione dei batteri sulla base della temperatura di crescita:

Batteri termo li: Thermus aquaticus,crescono ad alte temperature (47-70°C) (es: microrganismo termo lo dal quale venne• originariamente isolata la Taq polimerasi)- batteri

termo li facoltativi o euritermi: l'intervallo di crescita si estende nella regione meso la- batteri termo li obbligati o stenotermi: si accrescono meglio a T superiori a 60°C, non si accrescono nell'intervallo meso lo. Richiedono necessariamente temperature elevate per poter crescere.

Ipertermo li: sono un caso particolare di termo li estremi i cui valori ottimali di temperatura sono oltre 80 °C e in alcuni casi prosperano oltre i 100 °C, come il Pyrolobus fumarii che per riprodursi richiede temperature di 105 °C e smette di moltiplicarsi ad una temperatura inferiore ai 90 °C

Batteri meso li: crescono a temperature intermedie (20-45°C)

Batteri psicro li: crescono a basse temperature (0-25°C)

Classi cazione dei batteri sulla base delle esigenze gassose:

Batteri aerobi: si accrescono in presenza di ossigeno

Batteri anaerobi: si accrescono in assenza di ossigeno

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loro protoplasma superiore a quella ambientale mediante l'utilizzo di soluti compatibili.

Soluti compatibili: sostanze che non interferiscono sui normali processi metabolici della cellula.

Classificazione dei batteri sulla base delle esigenze di salinità:

• Batteri aloli: necessitano concentrazioni saline di 2.5 - 4.0%
• Batteri aloli obbligati: concentrazione saline di 10 -15% di sale
• Batteri alofobi: non si accrescono a concentrazione superiore all'1%

Acidità o alcalinità: per la maggior parte dei batteri il pH ottimale è 6,5-7,5 (alcuni crescono tra pH 4-9).

SCISSIONE BINARIA

Crescita batterica: aumento del numero di cellule o aumento di una popolazione (non è un aumento ponderale).

Riproduzione asessuale scissione binaria:

La cellula si duplica attraverso un processo di che prende il nome di la cellula madre si divide in due cellule figlie.

Il processo di crescita di una cellula batterica prevede circa 2000 reazioni biochimiche.

di diverso tipo:

• trasformazione dell'energia
• biosintesi di piccole molecole
• polimerizzazioni
• cofattori e coenzimi

La cellula procariotica si duplica solo quando è in condizioni di crescita ottimali;

Se è in una situazione sfavorevole, la cellula non ha l'energia necessaria per poter attivare 2000 reazioni biochimiche.

Tempo di generazione: intervallo di tempo impiegato dalla cellula per dividersi o dalla popolazione per raddoppiarsi.

Questo è influenzato dal substrato di crescita (dalle condizioni di crescita, se sono ottimali il tempo diminuisce).

Batteri diversi hanno tempi di duplicazione diversi (anche nello stesso ambiente), ma l'andamento della crescita è lo stesso:

L'andamento della crescita in un sistema chiuso (sistema isolato, come un recipiente chiuso; non si aggiungono sostanze nutrienti, aria, non si eliminano metaboliti di scarto va ad esaurimento) è lo stesso:

4 fasi:

Fase di latenza:

1. in cui non si ha

duplicazione (poiché si ha un adattamento e le cellule iniziano ad aumentare di volume);

Fase di crescita esponenziale: fase intensa attività di crescita (chiamata anche logaritmica perché le cellule si duplicano due a due);

Fase stazionaria: col passare del tempo, il numero di cellule non aumenta più; le cellule cominciano ad entrare in sofferenza (tante cellule nascono quante ne muoiono: quindi il numero totale non varia);

Fase di morte: il numero di morti supera il numero di nascite.

L'andamento è lo stesso per tutti i batteri, cambiano i valori (i tempi, il numero di cellule). Si parte da un certo numero di cellule, che non è sempre uguale (più alto per i batteri più esigenti): necessario per dare inizio alla duplicazione.

MECCANISMO DELLA SCISSIONE BINARIA

Una cellul