Microbiologia - Batteri

I batteri

I batteri sono organismi unicellulari considerati le forme di vita più piccole, più semplici e maggiormente diffuse che ci sono in natura. Sono procarioti capaci di autoduplicarsi e svilupparsi. I batteri sono presenti sia nell'ambiente naturale sia come parassiti di strutture biologiche superiori nelle quali possono provocare anche gravi malattie.

La morfologia

• Cocchi: batteri sferici che nel riprodursi possono formare particolari colonie:
  • Diplococchi: a coppia
  • Streptococchi: a catenella
  • Stafilococchi: a grappolo
  • Sarcine: otto cocchi a forma di cubo
  • Tetradi: gruppi di quattro cocchi
• Bacilli: batteri di forma cilindrica che possono prendere il nome
  • Diplobacilli: a coppia
  • Streptobacilli: a catenella
  • Coccobacilli: la lunghezza è simile allo spessore facendolo assomigliare a un cocco
• Vibrioni: cilindrici con una curvatura lungo l'asse maggiore
• Spirilli: a forma di sinusoide con poche e larghe volute
• Spirochete: a forma di sinusoide con volute numerose e ravvicinate

Denominazione a livello tassonomico

• Batterio: non forma endospore
• Bacillo: non forma endospore ed è aerobio
• Clostridio: può formare endospore ed è anaerobio

La composizione chimica

• 80% di acqua
• Molecole inorganiche (sodio, potassio, magnesio, calcio, zinco, ferro, fosforo, zolfo)
• Macromolecole organiche (proteine, polisaccaridi, lipidi, acidi nucleici)

Le colorazioni

• Colorazioni semplici: si mette a contatto con il preparato contenente i batteri un solo colorante per agevolare la rilevazione morfologica.
• Colorazioni differenziali: più coloranti impiegati in tempi successivi ed è in grado di evidenziare la differente tinteggiatura assunta dalle varie specie batteriche ed eventuali speciali strutture intracellulari. La più nota è la colorazione di Gram che ha permesso di dividere i batteri in due grandi gruppi: Gram +, se appaiono al microscopio ottico blu-violetto, e i Gram - se invece sono di colore rosso. La diversa colorazione dipende dalla diversa permeabilità delle cellule.

La struttura generale della cellula batterica

• Citoplasma
• Struttura cromosomica semplice immersa direttamente nel citoplasma
• Membrana citoplasmatica
• Mesosomi
• Parete cellulare
• (Capsula)
• (Flagelli e pili)

La parete cellulare

Robusta parete rigida e permeabile che racchiude il batterio. Conferisce al batterio:

• Forma
• Protezione dalla lisi per osmosi
• Sensibilità agli agenti chimici e fisici
• Capacità tintoriale
• Carattere antigene
• Sensibilità ai batteriofagi

I Gram positivi

• Unico strato omogeneo di peptidoglicano dello spessore di 20-80 nm, posto al di fuori della membrana citoplasmatica
• Acidi teicoici che hanno uno scheletro formato da polimeri di alcoli polivalenti, esterificati con acido fosforico
• Monosaccaridi e/o aminoacidi
• (Cere esterne)

Questo tipo di costruzione ne fa una struttura polare che si oppone al passaggio delle molecole idrofobiche, mentre la struttura rigida permette a questi batteri di sopravvivere in ambiente ipotonico.

I Gram negativi

• Costituiti da due strati: parete cellulare e membrana esterna
• Parete cellulare costituita da peptidoglicano
• Membrana esterna costituita da fosfolipidi, proteine, lipopolisaccaridi da cui dipartono lunghe catene laterali polisaccaridiche
• I lipopolisaccaridi sono i costituenti peculiari e sono costituiti da tre strutture: il lipide A, il nucleo polisaccaridico e la catena laterale

Le strutture esterne

I flagelli

I flagelli batterici sono appendici locomotorie filiformi, proteiche, che si proiettano all'esterno della membrana citoplasmatica e della parete cellulare. Se i batteri possiedono:

• Un flagello polare sono detti monotrichi
• Più flagelli posti ai poli opposti sono detti anfitrichi
• Molti flagelli addensati a ciuffo sono detti lofotrichi
• Un'uniforme distribuzione dei flagelli su tutta la parete sono detti peritrichi
• Alcun flagello sono detti aprichi

I flagelli sono costituiti da una proteina detta flagellino.

La struttura di un flagello

Molecole di flagellino si intrecciano formando una struttura denominata filamento, che si inserisce nella parete cellulare con una struttura di dischi sovrapposti denominata corpo basale e viene detto uncino il breve segmento ricurvo che unisce il filamento al corpo basale. Il movimento avviene per chemiotassi o per fototassi.

Il filamento assiale

Sottile endoflagello ancorato ai poli della cellula che permette il movimento di questa contraendosi.

Le fimbrie o pili

Sono appendici filiformi proteiche che originano dalla membrana citoplasmatica. La proteina di cui sono costituiti è la palina. Ci sono due tipi di pili: i pili comuni che servono per l'ancoraggio alle superfici e i pili sessuali che servono alla coniugazione tra due batteri.

La capsula, il glicocalice e lo strato S

• Glicocalice: rete stratificata di polisaccaridi che può circondare anche la capsula e lo strato mucoso
• Lo strato mucoso è una zona di materiale polisaccaridico meno denso e scarsamente organizzato
• La struttura regolare è detta strato S. È uno strato mucoso protettivo esterno costituito da subunità proteiche
• La capsula è un involucro mucoso, amorfo, prevalentemente polisaccaridico, ben organizzato che rimane aderente alla parete cellulare

La membrana citoplasmatica e il citoplasma

La membrana citoplasmatica

• Racchiude il citoplasma batterico
• È formata da un doppio strato simmetrico di fosfolipidi in cui sono immerse diverse proteine
• Controlla gli scambi metabolici tra il citoplasma e l'ambiente esterno
• È sede di biosintesi, di enzimi e di vettori della catena respiratoria
• Nei Gram + presenta delle invaginazioni irregolari dette mesosomi

Il citoplasma

• È una struttura colloidale costituita per l'80% da acqua, da molti metaboliti, da ioni inorganici ed enzimi
• Troviamo delle inclusioni costituite da accumulo di materiale nutritivo
• È privo di vacuoli
• Presenta ribosomi procariotici

La struttura nucleare

• È presente una singola molecola di DNA (dai 3000 ai 6000 geni) a doppia elica circolare in grado di autoduplicarsi strettamente avvolta e immersa nel citoplasma
• La molecola di DNA è detta cromosoma batterico o nucleoide
• Il batterio possiede molecole di DNA circolare extracromosomiche dette plasmidi (30 geni)

Gli antigeni e i pigmenti

Gli antigeni

• Svolgono azione antigenica le molecole superficiali come gli acidi teicoici e varie proteine nei Gram +, mentre la componente lipopolisaccaridica e le proteine della membrana esterna nei Gram -
• I più importanti sono l'antigene O (antigene del soma batterico), l'antigene H (antigene flagellare) e l'antigene K (antigene capsulare)

I pigmenti

• Sono sostanze colorate prodotte da alcuni batteri chemiosintetici
• Sono utili per l'identificazione di una specie batterica
• Se rimangono inglobati nel citoplasma i batteri sono detti cromofori
• Se sono eliminati sono detti cromopari

La riproduzione

• È una riproduzione asessuata per scissione semplice semiconservativa
• Viene duplicato il sito d'attacco del cromosoma batterico