Microbiologia - batteriologia

Il ruolo del calcio nella sporulazione

Un esempio ce lo può dare il calcio, che è molto abbondante nelle spore (gli ioni calcio sono fondamentali nella spora, anche il magnesio, in parte). Nella cellula normale c'è un meccanismo attivo di trasporto del calcio, dall'ambiente all'interno della cellula. Quando inizia la sporulazione avviene un grande accumulo di calcio, senza trasporto attivo, ma per gradiente di concentrazione (questo è importante per quello che diremo dopo).

Questo lo dimostriamo, utilizzando quelli, che sono i veleni della pompa di calcio. Questi, mentre nella cellula normale, bloccano il trasporto di calcio, in questo caso, anche con la presenza degli inibitori del trasporto del calcio, esso si accumula ugualmente. Non risente nemmeno delle variazioni di temperatura. Quindi è un trasporto passivo, secondo gradiente. Man mano le membrane delimitano una zona che si stacca completamente dallo sporangio. Si incominciano ad intravedere le varie strutture periferiche.

dovrete rispondere "termo-resistenza". Il mesosoma è una parte fondamentale del processo di sporulazione. Durante questo processo, la spora si forma all'interno della cellula e successivamente fuoriesce. Rispetto alla forma vegetativa, la spora presenta diverse caratteristiche distintive. Una di queste è l'accumulo di ioni di calcio e magnesio (ioni bivalenti). In particolare, il calcio è abbondante nell'ambiente, mentre il magnesio è più raro. Nelle forme viventi, di solito si tende ad accumulare magnesio e a perdere calcio. Tuttavia, all'esterno della cellula è presente il calcio, che viene trasportato passivamente. Se la sporulazione avviene in un ambiente povero di calcio, le spore saranno poco termo-resistenti. La termo-resistenza è una delle caratteristiche biologiche distintive delle spore. Ricordatevi sempre di questa caratteristica se vi viene chiesto all'esame.dovete rispondere: La Termo-resistenza. È inutile andare a dire tante altre cose. La termo-resistenza significa resistenza al calore. Perché è la cosa più immediata, che si mette in evidenza, ed è per questo che sono state scoperte. Vi dicevo, se manca calciola spora è poco termo-resistente. Un'alta caratteristica che presenta la spora, perché gli altri costituenti sono gli stessi: i glicidi, i lipidi, le proteine... Le proteine come sono presenti nella cellula vegetativa, sono presenti nella spora, con una differenza, che dal punto di vista immunologico, danno luogo ad anticorpi diversi. Il che significa che c'è una modificazione della conformazione delle proteine. La sequenza degli amminoacidi è la stessa, ma la conformazione cambia. Per cui i determinanti conformazionali sono diversi e danno luogo ad anticorpi diversi. Questo lo capirete meglio, quando vi parlerò di antigene ed anticorpi. Per ilmomento dovete ricordare, che le proteine della spora, dal punto di vista immunologico sono diverse da quelle della forma vegetativa. Questo è un fatto di importanza eccezionale in biologia, perché ogni essere ha la sua specificità immunologia, che è sempre la stessa, che la tramanda ai figli ai nipoti, alla prole successiva. In questo caso la forma vegetativa (nel trasformarsi in spora, che non è un processo di moltiplicazione, ma è un processo di segregazione di parte del citoplasma, nella parte periferica della cellula), cambia architettura, cambia conformazione. Questo è di enorme importanza. Il costituente che si trova solo nelle spore, e che ne diviene una caratteristica, è il così detto acido dipicolinico, che è un piridin2-6dicarbossilico (un nucleo piridinico, con due nuclei COOH). Quando avviene la germinazione della spora, nel supernatante (nel liquido dove avviene la germinazione), noi l'acido

Dipicolinico, lo troviamo sempre sotto forma di dipicolinato di calcio (calcio, con due molecole di acido dipicolinico). L'acidodipicolinico è una di quelle sostanze chimiche, che vengono chiamate chelanti. Le sostanze chelanti sono sostanze, che hanno un atteggiamento come quello delle chele di un granchio. I due gruppi dissociabili bloccano uno ione a carica eteronima. Allora il calcio, che è bivalente, va a formare un complesso di questo tipo, con due acidi dipicolinici ed una molecola di calcio in una forma stabile (vitale). Quindi dipicolinato di calcio lo troviamo esternamente. Sembra che il calcio e l'acido dipicolinico, all'interno della cellula li troviamo separati. Quindi, c'è il calcio, c'è l'acido dipicolinico (con questa capacità chelante), le proteine cambiano conformazione, e un altro fatto di enorme interesse, che fu messo in evidenza anche dai primi ricercatori, è che la spora possiede una minore

quantità di acqua, rispetto alla forma vegetativa. Quella che diminuisce è, la così detta, acqua libera. Non so se sapete come l'acqua si trova nelle cellule. È probabile (sono quasi tutti d'accordo), che l'acqua, in una cellula, nelle condizioni ottimali di vita, non la trovate (come siete abituati a vedere nel bicchiere), con molecole orientate nei più diversi modi. Nella cellula trovate, la maggior parte di acqua, legata ai gruppi che presentano delle dissociazioni, delle cariche elettriche (essendo la molecola d'acqua un dipolo, con una parte positiva ed una parte negativa). Essa vicino ad una molecola che si dissocia, tende ad orientarsi. Parlavamo dell'acqua legata e dell'acqua libera. Se voi avete un atomo di sodio, con una carica positiva, e avete l'acqua (sapete che l'acqua ha un momento dipolare, per cui la carica si distribuisce asimmetricamente), essa, intorno allo ione, si orienta con carica

negativa rivolta ad esso, fino a che, la forza di attrazione dello stesso ionesi perde. A questo punto, l’acqua risulta orientata a caso. L’acqua orientata non è libera di muoversi liberamente.

Nella cellula, dove avete tutta una serie di polimeri, con gruppi dissociabili (proteine, acidi nucleici, acidi tecnicie tutte le molecole di questo genere), avranno tutta una serie di gruppi dissociati, che solitamente, fissano degli ioni. L’acqua, generalmente, attorno a questi ioni (come il potassio, presente maggiormente nelle cellule, o il sodio), rimane legata (con pochi gradi di libertà). Se la cellula è in ottime condizioni, quasi tutta l’acqua interna egli ioni interni, trovano delle interazioni di questo tipo. La prima sofferenza della cellula è la perdita di potassio e l’incamerazione di sodio. Quando la cellula incomincia a perdere potassio e ad acquistare sodio, vuol dire che c’è qualcosa che non va in questa trama ultramicrospocica,

che quelle della forma vegetativa. Inoltre, la perdita di acqua può influenzare anche la conformazione tridimensionale delle proteine, modificandone la loro funzione.quelle della forma vegetativa: la sequenza amminoacidica è la stessa, solamente che la conformazione, per i legami intraproteinici che si formano, comincia a cambiare di conformazione. Questa è la prima ragione per cui le proteine della spora hanno una struttura immunogena diversa da quelle della forma vegetativa. L'acido dipicolinico, con questa sua capacità chelante (di bloccare), viene sintetizzato per bloccare una buona parte di gruppi dissociabili, quindi va a bloccare i gruppi funzionali di enzimi, di proteine, ecc... Il calcio, allo stesso modo, come ione pesante e bivalente, è capace di fissarsi ai gruppi e di bloccarne la funzione. Quando abbiamo la germinazione e questa proteina riacquista la sua struttura normale (interviene l'acqua che va a riempire quegli spazi e va a creare la situazione normale), libera calcio e acido dipicolinico all'esterno, come dipicolinato di calcio. Quindi, nella cellula (nella spora), quasi certamente,

Troviamo il calcio, per conto suo, che va a bloccare i gruppi dissociabili dei polimeri, l'acido dipicolinico che ne blocca altri e alcuni gruppi che vanno a formare dei ponti, che cambiano la conformazione della proteina. Tutto questo comporta una maggiore resistenza al calore, perché se la proteina ha una struttura più stabile (meno rigida), è meno denaturabile dal calore (può perdere meno la propria struttura, incrementando la temperatura). Voi sapete che si può fare una prova. Se prendete del bianco d'uovo, che coagula ad una certa temperatura (solitamente 55°-60°) e lo riscaldate in acqua, vi accorgete che aggiungendo degli ioni bivalenti (calcio ioni, per esempio), noterete che il punto di denaturazione delle proteine dell'uovo (cioè quando l'albume diventa bianco) aumenta (la denaturazione avviene a temperatura più elevata, aggiungendo man mano del sale). Questo perché l'acqua libera è

quiescenza delle proteine sono fenomeni che si verificano in presenza di determinate condizioni. La resistenza delle proteine alla denaturazione è maggiore quando la temperatura è più bassa e la presenza di acqua è minore. Questo significa che se gli enzimi sono bloccati, non possono svolgere la loro funzione e non avvengono gli scambi metabolici. Inoltre, le proteine non si riproducono e gli acidi nucleici non si duplicano. Non succede nulla. È come se prendeste tutti i mobili, li sigillaste tra di loro, impedendo il passaggio a qualsiasi cosa. Si riempirebbero di polvere, ma solo quando li rimettete nella loro posizione originaria, la vita ritorna (l'abitazione diventa abitabile). Quindi la cellula rimane bloccata in una certa situazione finché non viene riattivata dall'acqua che sblocca quei gruppi che sono stati bloccati nella loro funzione. La termo-resistenza e la quiescenza delle proteine sono fenomeni che si verificano in presenza di determinate condizioni.quiescenza sono conseguenze sempre dello stesso fatto. La rifrangenza, che vi ho detto essere un'altra proprietà della spora, è conseguenza sempre di questo: perché se c'è meno acqua, l'indice di rifrazione (quando si disidrata un corpo) al microscopio ottico aumenta. Quindi è rifrangente. Le spore i