Microbiologia - dimensione dei batteri

MICROBIOLOGIA (28/09/2006) prof. Galdiero Marchese Valeria

Seconda lezione:”La forma e dimensione dei batteri”

Il mondo microbico interessa tutti i campi dell’attività vitale che si svolge sulla Terra e nell’universo, tenete

presente che a parte la microbiologia medica, e ci interesseremo noi di quei microrganismi che riguardano la

microbiologia medica, esiste anche la microbiologia agraria; le leggi generali di biologia generale sono le

stesse solo che si tratta di altre specie, quelle che si trovano nel suolo, che svolgono determinati processi che

sono fondamentali per i cicli che interessano gli organismi vegetali e logicamente ce ne sono di quelli che

determinano delle malattie nello sviluppo delle piante. La microbiologia agraria ha avuto uno sviluppo quasi

contemporaneo a quella medica. Agli inizi del ‘900 i microbiologi russi si dedicarono allo studio della

microbiologia del suolo ( cioè agraria); poi c’è la microbiologia industriale in cui gli microrganismi vengono

usati per operare trasformazioni di interesse industriale, trasformazioni di zuccheri in altri tipi di prodotti, di

polimeri…c’è tutta una parte della microbiologia che riguarda questo aspetto; c’è pure una microbiologia

marina, infatti i microrganismi delle acque marine sono completamente diversi da quelli terrestri, ci sono

microrganismi patogeni specificamente per gli animali acquatici, a questo proposito è bene dire che,

generlmente, un microrganismo quando si trova in un habitat diverso da quello naturale perde molte

caratteristiche proprie tra cui gli attributi di virulenza (caratteristiche nobili). Sapete che le acqe sono uno

degli strumenti ce permette la trasmissione delle malattie infettive, c’è tutta una legislazione che riguarda le

acqu dei mari, dei fiumi, dei laghi, le acque minerali, delle piscine, delle fonti termali…perchè devono avere

delle determinate caratteristiche fisiche e microbiologiche. Nelle acque i microrganismi patogeni per l’uomo

perdono, in genere, la caratteristica di virulenza in pochi giorni; è difficile una infezione a carico dell’uomo

attraverso microrganismi che da un habitat terrestre passano a quello di mere e questo perché subiscono delle

modificazioni tali per cui somigliano anche poco alle forme originarie, possono ritornare alle forme originarie

tornando nel loro habitat naturale. Ad esempio una salmonella, un’E. Coli, salmonella del tifo può

sopravvivere anche 3-4 mesi nelle acque di mare, di fiume però cambia completamente aspetto e

caratteristiche per cui se nn ritorna allo stato normale nn è patogeno, nn riesce a dare infezione agli animali

terrestri. Il problema è diverso per quei microrganismi ad habitat acquatico che però possono interessare la

patologia umana e questo è il virione del colera che esprime al massimo le sue caratteristiche proprio in

ambiente acquatico e dalì che pssano…

Batteriologia significa i batteri che sono quelli che per primi hanno interessato la conoscenza umana per

quanto riguarda la possibilità di infezioni. Come si presenta le cellula batterica? Alla fine degli anni ’30 (37-

38) ci fu un autore che coniò un termine che ha avuto successo per cui i batteri vengono indicati come cellule

procariotiche (dal greco pro carion – “al posto del nucleo”) per differenziarle da tutti gli organismi superiori

che sono detti eucarioti (dal greco eu carion – con nucleo). Questo perché fino a quell’epoca nn c’era il

microscopio elettronico ma c’era solo quello ottico e al microscopio ottico, con le colorazioni di cui parleremo

e che si usano in campo istologico, in campo batteriologico, nn si aveva una colorazione differenziata che

colorava il citoplasma e il nucleo ma si aveva una sola colorazione allora i vari autori interpretavano questo

fatto o come la cellula batterica priva di nucleo (come sapete esistono i glubuli rossi umani che sono

anucleati) oppure erano nuclei nudi cioè nuclei che nn avevano citoplasma. Questa era un’interpretazione che

si dava a queste entità che presentavano un sol tipo di colorazione che generalmete era quella degi acidi

nucleici acidofila del citoplasma quindi praticamente come se fossero prive di nucleo e perciò, poiché le

funzioni attribuite al nucleo c’erano, questa terminologia ha avuto molto successo ed è importante perchè

distingue due grosse categorie di tipi cellulari. Questi che sono tutti batteri e che una volta venivano anche per

altri attributi ( come la costituzione della parete cellulare) inclusi nel regno vegetale, si parlava di flora

batterica anche se oggi nn si dice più così perchè non hanno la struttura dei vegetali soprattutto per quanto

riguarda i nuclei, infatti le cellule vegetali sono eucariotiche, solo le strutture periferiche assomigliano a quelle

dei vegetali e quindi oggi parliamo di popolazione microbica perchè non appartengono né al regno animale né

vegetale ma sono un regno a parte, quindi cellule procariotiche. Qual è la grossa differenza tra cellule

eucariotiche e procariotiche? Inizialmente la differenza era basata solo sull’architettura e sulla struttura del

nucleo, il materiale nucleare avvolto dalla membrana nucleare con l’acido nucleico distinto in cromosomi

rappresentava la cellula eucariotica. La cellula procariotica era quella che nn aveva una membrana nucleare e

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l’acido nucleico nn era distinguibile dal resto del citoplasma. Poi si sono aggiunti tanti altri caratteri perchè si

è visto che c’è tutta un’architettura diversa per esempio le proteine basiche, gli istoni, presenti nel nucleo delle

cellule eucariotiche nn sono presenti negli acidi nuclei delle cellule procariotiche, la presenza di strutture

come i mitocondri che si trovano nelle cellule eucariotiche nn sono presenti in queste cellule come

organizzazioni simili ai mitocondri però si trovano strutture che hanno funzioni analoghe e che così, mentre il

citoplasma nelle cellule eucariotiche è organizzato in una struttura che forma il reticolo endoplasmico con

determinate caratteristiche specialmente per quanto riguarda i ribosomi, nelle cellule procariotiche tutto

questo nn c’è, c’è una distribuzione uniforme di ribosomi e nello studio al microscopio elettronico

dell’ultrastruttura nn si mette in evidenza alcuna differenziaaione anche se le funzioni dei polisomi ad

esempio sono presenti nei batteri anzi le prime dimostrazioni della sintesi delle proteine è stata messa in

evidenza ( da Banner?) nei batteri e nn nelle cellule aucariotiche, la magior parte delle leggi di biologia

molecolare (che studiamo in citologia) che oggi conosciamo e che diamo per scontate sono state messe in

evidenza nei batteri. Nei batteri perché i batteri rappresentano un modello di studio che è molto più semplice

rispetto alle cellule eucariotiche. All’epoca in cui sono stati messi in evidenza questi fatti, la coltura delle

cellule eucariotiche era un problema abbastanza complesso, oggi si fanno in tutti i laboratori colture di cellule

anche di difficile coltivazione però a quell’epoca era molto più complesso mantenere sterile specialmente

perchè averle prive di infezioni interne da virus da retrovirus o da micoplasmi ( classe di batteri, parassiti

endocellulari obbligati che stanno nelle cellula e nn danno manifstazioni fino a che ad un certo punto la

coltura cellulare va incontro a alterazioni tali da andare incontro a morte). Oggi tutto questo si fa con la PCR

ma una volta lo studio migliore, la manipolazione più semplice era sulle cellule batteriche che oltretutto

rispetto a quelle eucariotiche si moltiplicano rapidamente, in condizioni ottimali nel giro di mezz’ora una

cellula batterica di divide per quella eucariotica bisogna aspettare per lo meno 24-48 ore. Vediamo alcuni

lucidi: al microscopio ottico qui vediamo un essudato perineale di topo con dei puntini, delle sfere, quindi

vuol dire che abbiamo dei batteri che hanno la forma tondeggiante detti cocchi dal latino coccus,

“tondeggiante”, l’aspetto del cocco è tondeggiante, nn tondo perfetto perchè può variare un pochino nei suoi

diametri trasversale e longitudinale, proprio uguali completament nn si hanno quasi mai. Vedete qua invece

un altro preparato dove un diametro generalmente prevale sull’altro e ne risultano delle forme più allungate,

forme a bastoncino dette bacilli dal latino bacillus, “bastoncino”. Ci sono le forme intermedie cioè quelle che

nnsi distinguono tra il cocco e il bacillo e li fossiamo definire cocco-bacilli in cui c’è un polimorfismo cioè

una varietà di morfologia di molti germii alcuni sono ben netti, o sono cocchi o sono bacilli, soprattutto quelli

di dimensioni diverse ma quando sono molto piccoli i bacilli possono, in determinati momenti, assomigliare a

cocchi e quindi coccobacilli. Invece qua vedete in modo più netto la presenza di forme bacillari, a bastoncino.

Qui vedete delle forme a bastoncino e forme tondeggianti ma se vi soffermate vedrete che molto spesso questi

bastoncini nn sono separati completamente perchè si sono divisi ma nn si sono separati completamente allora

vanno a ripiegarsi a formare forme ad L ad PER, forme varie…questa è un caratteristica di molte specie

microbiche, cioè oltre la forma molto spesso conviene descrivere, perchè molto caratteristico, anche

l’atteggiamento che subiscono più cellule messe insieme, nn la singola cellula ma più cellule messe insieme

microbiche assumono un certo atteggiamento e quindi questa è un’altra caratteristica che viene presa in

considerazione per definire il genere e le specie. Ecco se vedete qua, sempre al microscopio ottico, questi

cocchi sono aggregati a formare dei grappoli… è l’atteggiamento che vi dicevo! Questi sono chiamati

stafilococchi dal latino “grappoli d’uva”. Tenete presente che gli stafilococchi si possono presentare pure

come singoli cocchi, come due cocchi accoppiati, piccoli aggregati, è l’ambiente, il terreno in cui li coltivate,

il materiale patologico da cui provengono che fanno si che quest’atteggiamento a formare dei grappoli ben

evidenti sia presente o nn sia presente, quindi nn è che vedendo dei cocchi a doppio (questi due sono un

diplococco) dite “ nn può essere uno stafilococco”, può esserlo lo stesso dipende dal terreno di coltura e dalle

condizioni in cui si è sviluppato (habitat). Questi altri invece, sempre cocchi, invece di formare

l’atteggiamento a grappolo assumono un atteggiamento a catenella ( in latino streptus), sono gli

streptococchi. Anche qua vedete che si possono presentare a singolo cocco, a due cocchi ( e quindi

diplococchi) oppure formare delle catenelle che sono più o meno lunghe, anche questo è un carattere che

dipende dalle condizioni ambientali. Qui vedete catene ancora più lunghe, conglomerati; ecco qui vedete un

altro tipo di batterio che assume un atteggiamento a spirale e queste sono le spirochete di cui ce ne sono varie

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specie. Questo è lo stesso visto in microscopio in campo scuro. Adesso vediamo invece le stesse cellule al

microscopio elettronico. Questo è il microscopio elettronico a scansione, vedete come si presentano i cocchi e

i bacilli. Notate che generalmnte i