Microbiologia degli alimenti - parte 1

Variazione forme cocciche

Sono pleomorfi e le variazioni si hanno quando il microrganismo non ha le condizioni ottimali di crescita, indisponibilità di nutrienti, pH sbagliato, temperatura non adatta.

- lobate

- scavate

- acini

- coniche

- irregolari

- appiattite su un lato

Bacilli

Non si dividono in piani; le forme che hanno sono:

- piatte

- arrotondate (di interesse alimentare)

- appuntite

- ramificate

E sono:

- a 2 (diplobacilli)

- a catenelle (streptobacilli) come il lactobacillus sanfrancensis e weissella cibaria

Batterio

- vibrioni (tipo bacilli ma hanno la coda, chiamata "vibrione", come il vibrio colera)

- spirilli

- spirochete: spirilli più flessibili e contorti

Vi sono dei batteri che differiscono dalla forma, chiamati attiromiceti, hanno morfologia simile alle muffe. Hanno ife che si ramificano e costituiscono il micelio. Vi sono due tipi di micelio:

- micelio aereo: a contatto con l'aria

- micelio del substrato: subentrano dentro il terreno

La loro scoperta

porta alla nascita della microbiologia moderna. Lo streptomicete viene utilizzato in medicina grazie a Fleming (inventore dell'antibiotico) perché viene utilizzata la streptomicina come antibiotico per il tratto gastro-intestinale. Cellula procariotica Woese ha determinato che i microrganismi si suddividono in tre domini: - batteri - archeobatteri - eucarioti (eubatteri) In una cellula procariotica devono sempre essere presenti cinque organi: - Nucleoide: rappresenta il patrimonio genetico dell'organismo, dove si trova o il cromosoma o il DNA; - Citoplasma: all'interno vi sono gli organuli cellulari in sospensione ed è formata al 90% di acqua; - Membrana citoplasmatica: è la sede degli scambi; - Ribosomi: sono la sede della sintesi proteica; - Parete cellulare: ha funzione di protezione e conferisce la forma alla cellula microbica. Gli altri organi invece possono essere presenti o assenti, come: - Flagello: definito anche come "organo di locomozione", permette il movimento della cellula; - Capsula: struttura esterna che conferisce protezione alla cellula; - Pili: strutture filamentose che permettono l'adesione della cellula ad altre superfici. La conoscenza di questi organi e delle loro funzioni è fondamentale per comprendere il funzionamento e la struttura delle cellule procariotiche.

natatorio” perché favorisce il movimento dellacellula;

Strato S: dette anche “proteine di superficie” che hanno una funzione di protezione; avvolgono del tutto la cellula;

Fimbrie e pili: sono degli organi di adesione, cioè che favoriscono l’adesione del microrganismo alla superficie.

Parete cellulare

La parete cellulare in natura è sempre presente, ma in laboratorio può essere rimossa e la cellula prende il nome di protoplasto, perché è senza parete. Tutti i protoplasti hanno forma sferica, cioè perdono la loro conformazione perdendo la parete cellulare.

Ha sia il compito di dare la forma che di protezione, cioè protegge la cellula dalla lisiosmotica. Previene l’accumulo di acqua della cellula il quale può determinare il rigonfiamento della cellula stessa e la successiva morte.

Se in laboratorio si deve analizzare un campione per l’analisi microbiologica e fare una contamicrobica (quanti

microrganismi ci sono in una matrice alimentare), se la matrice è liquida si può seminare nelle piastre di petri, se invece la matrice è solida (pezzo di carne) si deve preparare il substrato. Di solito per prepararlo si fa un'operazione chiamata omogeneizzazione, dove si prende 1 parte di campione e 9 parti di una soluzione isotonica (fisiologica 0.9% NaCl), cioè che ha una stessa concentrazione di soluto rispetto a quella all'interno della cellula microbica, in modo da prevenire l'ingresso dell'acqua nella cellula e determinarne la morte. Se si utilizza una soluzione ipotonica che ha una concentrazione di soluto minore rispetto alla cellula, quindi l'acqua si sposterebbe verso una soluzione più concentrata (all'interno della cellula), aumenta di volume e muore (lisi). Se si utilizza una soluzione ipertonica che ha una concentrazione di soluto maggiore rispetto alla cellula, l'acqua uscirà fuori e la cellula

microbica morirà per disidratazione, chiamata plasmolisi. Membrana citoplasmatica Delimita il citoplasma delle cellule (la parte liquida); è adibita al trasporto dalla cellula verso l'esterno e dall'esterno verso la cellula. Ci sono dei sistemi di trasporto che favoriscono il passaggio dei nutrienti dall'esterno alla cellula e l'allontanamento delle sostanze di scarto o delle scorie dall'interno verso l'esterno. Contiene anche dei recettori che permettono alla cellula di muoversi, in quanto si può spostare verso delle sostanze attraenti e si può allontanare da sostanze repellenti (chemiotassi). La membrana citoplasmatica dei procarioti è composta da lipidi e proteine e il loro rapporto cambia in base alla specie microbica; di solito i procarioti contengono una maggiore percentuale di lipidi rispetto agli eucarioti. Le proteine si possono distinguere in: proteine periferiche e proteine integrali. Queste ultime sono incastonate

nel doppio strato fosfolipidico e presentano le due estremità prossimali che sono idrofiliche mentre la parte centrale idrofobica; ciò fa sì che la proteina possa fare dei movimenti che possono essere solo trasversali (nella regione idrofobica del doppio strato fosfolipidico che della proteina stessa). Le proteine sono la sede dei sistemi di trasporto, perché infatti il passaggio dei nutrienti da dentro a fuori e viceversa o dell'eliminazione delle scorie dall'interno all'esterno. Nel doppio strato fosfolipidico vi sono altri lipidi, cioè gli opanoidi, che hanno il compito di rafforzare il legame nel doppio strato; sono sostanze pentacicliche. L'unità costitutiva di questa membrana è il fosfolipide, che è costituito da una testa polare (idrofilica, solubile in acqua) ed una coda non polare (idrofobica, non solubile in acqua). Esse sono tenute insieme da un legame estere. La membrana citoplasmatica dei procarioti.

si presenta a doppio strato fosfolipidico (due strati di fosfolipidi), tenuti insieme dagli acidi grassi della coda. Se non ci fosse il doppio strato gli acidi grassi di uno strato tenderebbero a chiudersi su sé stessi fino a formare delle micelle, cioè piccole cellule che non riuscirebbero a contenere tutto il materiale cellulare che si deve trovare all'interno. La coda è formata da due filamenti, uno è un acido grasso saturo, mentre l'altro è un acido grasso insaturo, molto importante perché conferisce elasticità alla membrana (per resistere alle diverse temperature); se l'acqua si congela forma dei macrocristalli (se il congelamento è lento) e dei microcristalli (se il congelamento è veloce/surgelamento); quindi se la parete non fosse elastica si romperebbe e la cellula morirebbe.

Matrice citoplasmatica: è la sostanza liquida della cellula ed è composta dal 90% di acqua. Attorno ad essa sono sospesi

gli organuli cellulari, cioè il nucleoide, i ribosomi ed i corpi di inclusione. La presenza di questi ultimi varia in base alla specie, sono sostanze organiche e inorganiche che hanno funzione di riserva, utilizzati dalla cellula microbica. Alcuni di essi possono essere avvolti da una membrana mentre altri no. Quando sono avvolti dalla membrana essa è costituita o da proteine o lipidi. I corpi di inclusione che hanno la membrana sono i carbossisomi ed i vacuoli ed il loro numero varia in base alla specie. Corpi di inclusione organici: (membrana con una sola proteina) - glicogeno: funge da fonte di carbonio, è un polimero del glicogeno; - poli-β-idrossibutirrato (PHB): funge da fonte di carbonio, è un polimero del poli-β-idrossibutissato; - granuli di cianoficina: sono delle proteine costituite da amminoacidi quali l'arginina e l'acido aspartico che sono presenti in proporzioni uguali; - carbossisomi: avvolti da una membrana, che hanno un enzima.

chiamato rubisco chefissa la CO e funge da riserve di carbonio. Si trovano nei cianobatteri e nei microrganismi fotosintetici;

vacuoli gassosi: si trovano soprattutto nei cianobatteri, microrganismi fotosintetici, purpurei e verdi e si trovano in molte piante acquatiche; permettono il galleggiamento dei microrganismi nei corsi d'acqua o in superficie o subito sotto di essa; è costituito da un insieme di vescicole gassose. Sono permeabili ai gas ma non all'acqua.

Corpi di inclusione inorganici:

Hanno tutti funzione di riserva, tranne uno.

Quelli che hanno funzione di riserva sono:

• granuli di polifosfato: fungono da fonte di fosfato, cioè riserve di polifosfato;
• granuli di zolfo: che fungono da fonte di zolfo;
• magnetosomi: non hanno funzione di riserva ma hanno la capacità di movimento; permettono ai microrganismi di spostarsi all'interno dei campi magnetici, perché contengono ferro.

Ribosomi:

Sono degli organuli cellulari che si trovano sospesi

nel citoplasma (20.000 per cellula) sono dediti alla sintesi proteica. Sono costituiti principalmente da proteine e RNA. I ribosomi dei procarioti sono più piccoli (70 S) di quelli eucarioti (80 S). La S è l'unità di Svedberg ed esprime il coefficiente di sedimentazione, cioè la velocità con cui una particella sedimenta all'interno di una ultracentrifuga. Una centrifuga permette la separazione della fase solida (pellet, cioè cellule microbiche) e della fase liquida. La velocità con cui le cellule sedimentano dipende dalla forma, dimensione e peso molecolare delle cellule (prima le eucariotiche e poi procariotiche). I ribosomi sono costituiti da 2 sub unità. Nei procarioti sono costituiti da: - 30 S - 50 S Il risultato dovrebbe fare 80 S, ma non è una somma matematica, ma fisica; se fatti sedimentare separatamente uno farà 30 S e l'altro 50 S, ma se si sedimentano insieme l'indice di sedimentazione sarà 80 S.

sarà 70 S; lo stesso negli eucarioti che sono costituiti da due subunità, 40 S e 60 S che insieme sommano 100 S, ma la somma fisica è 80 S.

Le sub unità che compongono il cromosoma batterico sono a sua volta costituite: la sub unità 50 S è costituita da 2 frammenti rRNA ribosomiale, cioè il 23 S ed il 5 S; mentre la sub unità 30 S è costituita da un frammento rRNA ribosomiale, cioè il 16 S; esso serve per l'identificazione dei batteri. È la regione del Dna che viene sempre amplificata per identificare un microrganismo. Il frammento 16 S è presente nei batteri e negli archeobatteri, però è diverso, per questo Woese ha diviso i procarioti in due domini, Bacteria e Archea.

Identificazione: dare un nome e cognome al microrganismo. A quale specie appartiene?

1) Si amplifica la regione 16S e si ottiene una frequenza composta dalle basi azotate (adenina,