Microbiologia clinica - Appunti

STRATEGIE DI SOPPRAVVIVENZA DEI MICRORGANISMI

In risposta a condizioni sfavorevoli, alcuni organismi bastoncellari grampositivi hanno la capacità di passare nella fase vegetativa ad uno stato di quiescenza, formando una spora. Questa nuova cellula, che possiede lo stesso corredo genico nelle cellule vegetative corrispondente, è caratterizzata da un'eccezionale resistenza all'invecchiamento, alle radiazioni, agli agenti fisici e chimici. Quando le condizioni ambientali e nutrizionali ritornano favorevoli, la spora può recuperare il suo stato originario vegetativo attraverso la germinazione.

Struttura: all'interno della spora si distingue il Core, circondato da una membrana plasmatica ed una rudimentale parete; nella faccia interna della membrana plasmatica si trova addossato il materiale nucleare che corrisponde ad una copia completa del cromosoma della corrispondente cellula vegetativa. All'interno del core sono presenti concentrazioni minime di...

proteine essenziali. La corteccia presenta il primo di una serie di numeri rossi involucricaratteristici della spora che sono dall'interno verso l'esterno: la corteccia struttura laminare concentrica costituita dapeptidoglicani diversi rispetto al peptidoglicano della parete cellulare vegetativa. Le tuniche, due rivestimenti formatida diversi strati lamellare, chiamati rispettivamente tunica interna e tunica esterna sono costituiti da proteine. È unastruttura rigida particolarmente resistente al trattamento con agenti chimici e fisici. L'esosporio , non semprepresente nelle spore. Questa struttura permette alla spora di avere determinate caratteristiche come ad esempio loscarso assente consumo di anidride carbonica, resistenza ha i raggi UV, resistenza al calore e quindi sono necessarieprocedure di sterilizzazione per ucciderlo.Sporificazione il primo evento della morfogenesi e della spora si appalesa con la divisione del genoma cellulare e lasua distribuzione lineare.

Nella fase successiva il setto divisionale che separa i due genomi e asimmetrico; tale separazione differenzia, nella posizione più piccola, la prespora dalla posizione preponderante che costituisce la cellula madre. Il destino di queste due nuove strutture, pur possedendo due identici copia del cromosoma batterico, è caratterizzato dall'espressione di partner prescrizionali completamente differenziati. Intorno alla prespora vengono sintetizzati e stratificati gli involucri che conferiranno alla spora le caratteristiche di resistenza e impermeabilità. La spora completa verrà, infine, liberata per autorizzi dello sporangio. La durata del processo di formazione della spora è di 6-10 ore. Germinazione il processo di germinazione, ovvero la formazione di una cellula vegetativa a partire dalla spora, si realizza quando le condizioni ambientali, essenzialmente associate alla presenza di nutrienti necessari per la crescita batterica, sono favorevoli.Cambiamenti strutturali e fisiologici della cellula si realizzano attraverso tre fasi essenziali: fase di attivazione che avvia il processo di risveglio della spora quiescente. La fase di iniziazione che si identifica con l'eliminazione di dipicolitico di calcio che, probabilmente, rende più labile la corteccia consentendo l'ingresso di acqua e di sostanze nutritive. La fase di crescita che contempla la degradazione della corteccia degli strati esterni, la ricostruzione di una nuova cellula vegetativa con la sintesi di parete cellulare. Il processo di germinazione ha una durata di 90 minuti. A seconda delle condizioni nutritive ambientali, la fase vegetativa può avviarsi verso la fase logaritmica di crescita oppure rientrare nel ciclo della sporificazione. Alcuni organismi sono caratterizzati da una particolare modalità riproduttiva detta fase L. I batteri in fase L sono privi di una parete cellulare rigida, pertanto, sono caratterizzati da una.

Estrema fragilità ed alle possibilità di sopravvivere esclusivamente in condizioni ambientali particolari. Conservano le caratteristiche antigieniche, biochimiche e metaboliche delle cellule da cui derivano. È possibile la reversione di una cellula batterica normale nella quale si riattiva la completa sintesi di parete cellulare probabilmente in presenza di peptidoglicano residuo che fungerebbe da innesco per la propria sintesi. La riproduzione di tipo L può essere indotta in diverse specie microbiche quando sottoposte a condizioni ambientali stressanti che ostacolano la sintesi del peptidoglicano, come la presenza di un antibiotico come la penicillina che inibisce la sintesi della parete cellulare. Questo processo risulta particolarmente preoccupante a causa dell'inefficienza delle terapie antibiotiche e dell'abilità di queste nuove cellule di eludere i meccanismi di difesa dell'ospite, con conseguente cronicizzazione della malattia.

Per biofilm si intende una comunità strutturata di microrganismi, racchiusi in una matrice polimerica autoprodotta, adesi ad una superficie inerte ho vivente in un mezzo acquoso. La prima fase di sviluppo prevede l'adesione iniziale di un batterio pioniere. In questa fase, reversibile, si realizza il passaggio della cellula da planctonica a sessile, nuovi geni vengono espressi e si avvia la delegazione cellulare coordinata da pili, flagelli e contrazioni della cellula batterica. Nella fase successiva, a segnali chimici intracellulari che mediano una sorta di comunicazione nota come quorum sensing. I batteri gram-negativi, la comunicazione cellulare avviene attraverso l'attività delle molecole di omoserina lattone acetilata. Anche nei batteri gram-positivi è stato descritto un meccanismo di comunicazione cellulare e di regolazione genetica con una diversa natura degli autoinduttori che sono dei piccoli peptidi. Il biofilm

È responsabile di rilevanti problemi in campo tecnologico ed in campo sanitario. Presenta un'elevata tolleranza agli antibiotici.

CAP6

Genetica batterica, ricombinazione genica (trasformazione, coniugazione e trasduzione), plasmidi.

Un batterio, come tutti gli esseri viventi, ha l'espressione di un codice genetico. Per genotipo si intende la composizione genetica di un organismo. Il gene è definito come un segmento di DNA che trasporta nelle sue sequenze nucleotidiche l'informazione per un determinato carattere. I batteri possiedono un solo cromosoma organizzato in una singola molecola di DNA circolare costituita all'incirca da cinquecento milioni di nucleotidi; oltre al DNA cromosomico sono presenti degli elementi genetici circolari extracromosomici, i plasmidi, capaci di replicazione autonoma. Per fenotipo, invece, si intende l'insieme delle caratteristiche frutto delle interazioni tra genotipo ed ambiente. Più specificamente si tratta del

metabolismo e della fisiologia. Due sono i principali eventi alla base della variabilità genetica: ricombinazione e mutazione. I geni possono variare a seguito a: mutazione ovvero errore che si verifica nella trasmissione delle informazioni; ricombinazione ovvero scambio di materiale genetico tra due molecole di DNA. Mutazioni Per mutazione si intende un cambiamento della frequenza nucleotidica del DNA. Tali cambiamenti possono verificarsi spontaneamente, ed in tal caso sono dovute ad errori della polimerasi, oppure essere indotti da agenti fisici o chimici, che sono definiti mutageni. Tra i mutageni fisici il calore i raggi ultravioletti e le radiazioni. Il tasso di mutazioni spontanee è, comunque, molto basso in quanto la maggior parte degli errori è corretta dai sistemi di riparazione. A seconda dell'estensione della modificazione possiamo distinguere: microlesioni ovvero alterazioni a carico di una singola coppia di basi o macrolesioni ovvero la modificazione cheinteressa sequenze nucleotidi che più grandi. Ricombinazione Si intende per ricombinazione lo scambio di materiale genetico tra due molecole di DNA. Si può verificare ricombinazione omologa quando lo scambio coinvolge segmenti di DNA che presentano sequenze omologhe e porta alla sostituzione di una sequenza con l'altra, ed è questo il caso più frequente, ho ricombinazione non omologa, che viene appunto tra frequenze non omologhe, portando ad inserzioni e delezioni. Distinguiamo quindi un DNA donatrice e l'altra ricevente. La ricombinazione omologa richiede la presenza di una proteina detta Reca la quale, legandosi al frammento a singolo filamento, l'opposizione in modo tale da favorire l'appaiamento con la sequenza complementare. Il frammento di DNA delle cellule a donatrice sarà poi inserita nel DNA della cellula ricevente grazie ad uno dei meccanismi di scambio di materiale genetico: coniugazione, trasformazione.Trasduzione: Trasformazione: il DNA della cellula donatrice si libera da un batterio andato in lisi, si fissa sulla superficie della cellula ricevente in corrispondenza di specifici siti recettoriali, penetra nel suo interno e, tramite ricombinazione, si sostituisce in corrispondenza della regione cromosomica omologa del DNA endogeno. La penetrazione del DNA trasformante dipende, inoltre, dallo stato fisico della cellula ricevente che deve trovarsi in uno stato di competenza. La competenza consiste nell'attuare, dal punto di vista metabolico, delle modifiche che permettano al DNA esterno omologo di entrare: arresto della sintesi del DNA, ecc. Trasformazione dei batteri grampositivi: il fattore di competenza, una proteina che, legandosi a specifici recettori superficiali, induce la cellula che l'ha prodotta a sintetizzare una decina di nuove proteine, tra le quali una autolisina che forma delle piccole perforazioni sulla parete cellulare per consentire l'esposizione di proteina.

In grado di legare il DNA esonero ad una nucleasi particolare. Si lega la proteina DNA-BINDING ed uno dei due filamenti viene digerito dalla nucleasi. Il filamento di DNA residuo, legato alla proteina della ricombinazione, è in dopo nella cellula. Mediante crossingover ad uno dei due filamenti di DNA e di appaiarsi alle basi omologhe. A questo punto sia la ricombinazione genetica il batterio ricevente acquisirà nuove caratteristiche.

Trasformazione dei batteri gram-negativi: le batteri gram-negativi fattore di competenza non viene prodotto, ma la competenza insorge come conseguenza della crescita del batterio di un terreno ricco. Il DNA estrogeno si lega sulla superficie delle cellule competenti in corrispondenza di recettori specifici ovvero 10 protrusione vescicolare. Le vescicole esterne scompaiono, mentre ne compaiono delle altre dette trasformasomi, sulla faccia interna della membrana. Il filamento singola elica si integrerà nel cromosoma in corrispondenza delle

frequenze omologhe.

Coniugazione: i geni della cellula donatrice passano nella cellula ricevente a seguito del contatto fisico tra due batteri. Questo processo è presente le batteri che possiedono particolari plasmidi, detti plasmidi coniugativi. La coniugazione d'azione fu spiegata è compresa soltanto quando si studiò.