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Microbiologia - dimensione dei batteri Appunti scolastici Premium

Appunti di Microbiologia del professor Galdiero sulla forma e dimensione dei batteri con analisi dei seguenti argomenti: la PCR, la cellula batterica, i cocchi, i bacilli, i cocco-bacilli, stafilococchi, streptococchi, spirilli, streptobacilli, la parete cellulare, crescita bilanciata, lo strato S, la capsula.

Esame di Microbiologia docente Prof. M. Galdiero

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schematizzata come cellula procariotica e vedete, partendo dall’interno, una massa di citoplasma, trovate delle

formazioni all’interno, il materiale nucleare che generalmente è attaccato alla membrana citoplasmatica, una

formazione che viene indicata come mesosma che rappresenta il ponte tra il materiale nucleare e la membrana

citoplasmatica, trovatedelle granulazioni, poi c’è la membrana citoplasmatica e poi c’è un ampio involucro

esterno chiamato parete cellulare ( cell wall ). La parete esterna è spessa, ampia, se si fa il calcolo del volume

di questa parete esterna rispetto a quello interno sono quasi uguali se nn superiori alcune volte: gli involucri

sterni rappresentano una parte abbondante della cellula batterica e sono questi involucri esterni che hanno

fatto si che nel passato le popolazioni microbiche fossero indicate col nome di flora microbica perché questa

parete rigida esterna è presente nelle cellule vegetali. I vegetali hanno la cellulosa esterna una struttura simile

dal punto di vista dell’architettura però dal punto di vista della composizione chimica è alquanto diversa e

questo è quello che hanno in comune per esempio i batteri. Le cellule delle piante la hanno questa struttura ma

per supporto, per staccarsi dal terreno, i batteri probabilmente perchè sopravvivono nei vari habitat e devono

poter resistere agli sbalzi delle pressioni osmotiche esterne. Considerate che i germi hanno all’interno una

capacità di incorporare tutto quello che trovano nell’ambiente, nelle acque e dico acque perchè la maggior

parte dei batteri li troviamo nelle zone umide, nelle acque che permettono lo sviluppo della vita…allora loro

tendono ad incorporare quello che serve per la vita da soluzioni ampiamente diluite e lo devono portare

all’interno che risulta così ampiamente concentrato e vanno ad incrementare, quindi, la pressione osmotica

interna e l’incremento della pressione osmotica interna dev’essere protetto da pareti rigide, resistenti per

evitare il fenomeno della lisi. Anche per le cellule eucariotiche umane, ad esempio i globuli rossi, li dovete

sospendere per mantenerli come tali e dovete pigliare una soluzione fisiologia che è una soluzione 9 gr/l di

cloruro di sodio che corrisponde alla pressione osmotica di 0.5 molare, se nn lo fate in questo modo il globulo

rosso si lisa e perdete la cellula, e così per i batteri però per i batteri la soluzione fisiologica nn è importante

perchè non è la stessa pressione osmotica del globulo rosso, i batteri sono in grado di resistere anche in acqua

distillata per parecchi giorni, per parecchio tempo proprio perchè hanno questa parete esterna che li protegge.

Vedete che qui la parete sta indicata diversamente, questa è nera e questa è chiara. La prima è la parete vera e

propria, la seconda sono altri involucri esterni tra cui ci possono essere uno strato proteico che chiamiamo

strato s, un materiale che forma una capsula (aggregata intorno alla cellula quando è presente), poi ci sono

delle appendici ( di diversi tipi ) che sono i flagelli ( strutture di movimento visibili al microscopio ottico), le

fimbrie anche dette pili importanti per lo scambio genetico tra nei batteri, visibili solo al microscopio

elettronico. Qui invece al microscopio elettronico si vede questo materiale chiaro, meno densa ai raggi beta

(attaccato a questa parte qua) che è il materiale nucleare, delle inclusioni che possiamo chiamare granulazioni,

è una sottile granulazione interna e poi gli involucri esterni. Qua lo vedete più sottile l’involucro esterno

perchè solo la parete cellulare (cell wall) tutta quella parte che va ad ingrandire enormemente la cellula, cioè il

materiale capsulre nn si può mettere in evidenza al microscopio elettronico (mai!) perchè è altamente

imbibito, ricco d’acqua e quindi bisogna disidratarlo per guardarlo al microscopio elettronico, nn adsorbe più

ioni metallici pesanti e quindi nn può essere msso in evidenza. (proiettore) Questa è una sezione, vediamo gli

involucri esterni (cell wall) e tutta la massa citoplasmatica con queste strutture interne che sono delle

invginazioni di membrana che chiamiamo mesosoma e materiale nucleare che sta sempre attaccato al

mesosoma. Il mesosoma deriva dalla membrana citoplasmatica che si avvolge su se stessa e si strva nelle

cellule batteriche che sono in una condizione ottimale di crescita; quelle strutture che abbiamo visto sono

presenti nella cellula in crescita bilanciata che corrisponde all’optimum di crescita della cellula (quando uno

sta in buona salute) e le strutture in questo caso sono tutte evidenti. Quando la cellula si trovain un habitat ce

nn è il proprio, dove c’è deficit di metaboliti essenziali al proprio sviluppo, in deficit di calorie (nn arriva il

nutriente necessario) la cellula batterica nn presenta tutte le strutture che abbiamo detto, comincia a

consumare le meno necessarie che sono quelle più esterne, al di fuori della membrana citoplasmatica perchè la

cellula vera e propria può sopravvivere senza tutti gli involucri, solo con la membrana citoplasmatica e altre

strutture interne come la cellula eucariotica quindi nn sintetizza o, se le ha sintetizzate già, consuma le

strutture più esterne: la prima cosa nn sintetizza quel grosso involucro esteno che è la capsula, comincia a

digerire i costituenti della parete cellulare, la parete cellulare si mostra molto sottile alcune volte può

scomparire addirittura per alcuni tipi di germi, quindi sottile sottile: se la parete cellulare diventa sottile

significa che la cellula cambia anche la sua forma, la sua morfologia perchè la tensione interna nn riesce più

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ad essere contenuta da uno strato sottile di questo materiale rigido, è quello che succede nell’acqua di mare

quando arrivano batteri che generalmente colonizzano le mucose degli ospiti superiori terrestri: quando

arrivano lì in ambienti con concentrazioni di nutrienti molto diluiti quindi li accumulano in piccola quantità

rispetto alla velocità di crescita e alla necessità di ??? c’è un deficit sostanziale e allora questi incominciano a

nn sintetizzare, a consumare le strutture esterne e allora cambiano completamente morfologia (se volete

cercare una salmonella a bastoncino nell’acqua di mare nn li trovate). I batteri sono sistemi in accomulo cioè

sono capaci di accumulare all’interno quello che si trova in un ambiente diluito all’esterno. Le cellule

eucariotiche nn sono capaci di fare questo, gli organismi superiori devono avere un optimum di

concentrazioni di nutrienti nell’intestino; le cellule eucariotiche, tipo protozoi, amebe, etc, devono trovarsi in

un ambiente di un particolare tipo se nonn riescono a sopravvivere. I batteri e le alghe (procarioti) sono capaci

di accumulare grosse quantità contro gradiente d concentrazione ed è uno dei fenomeni biologici di più grossa

importanza ( l’accumulo endocellulare contro gradiente di concentrazione – parleremo insieme alle menbrana

di pompe a consumo di energia che permettono il trasferimento di materiale dall’interno all’esterno negi

eucarioti). Le alghe moltospesso sono tossiche, accumulano molti metalli pesanti nella acque di mare, nelle

acque sporche. Per disintossicare ambienti inquinati si usano lghe, batteri di determinate speci perchè sono

capaci di incorporare e poi è più semplice raccoglierli ed eliminarli. Ricordate la tendnza generale dei

procarioti di accumulare sotto fora di granulazioni tutto ciò che è possibile dall’ambiente per supplire ad un

eventuale deficit. Il mesosoma parte dalla membrana citoplasmatica, si sviluppa abbondantemente nelle

cellule in crescita bilanciata a ha varie funzioni tra cui quello di legare l’acido nucleico della cellula che, nei

batteri è un DNA circolare, nn sappiamo come si organizza su se stesso per restare all’interno della cellula,

quindi l’acido nucleico nn è suddiviso in cromosomi e molte volte accanto a questo più grosso ce ne sono altri

più piccoli di acidi nucleici che costituiscono i plasmidi. Questo acido nucleico è legato al mesosoma, il quale,

durante la divisione della cellula batterica, è il primo a dividersi: quando si forma il setto c’è un mesosoma

che si divide e migra da una parte e dall’altra parte della cellula e quindi nn abbiamo l’apparato mitotico della

cellula eucariotica però i movimenti, la migrazione ai due poli della cellula che va incontro a divisione

vengono assicurati dalla fissazione del materiale nucleare al mesosoma. Il mesosoma, a parte l’intervento

nella divisione cellulare, èimportante perchè ha le funzioni dei mitocondri delle cellule eucariotiche, le

funzioni ossidative, la maggior parte delle funzioni enzimatiche nella produzione di energia per la cellula sono

contenute in una serie di membrane, d’altra parte anche il mitocondrio è una serie di membrane (fatte in altro

modo ma pur sempre una serie di membrane). Qui vengono indicati gli enzimi messi in evidenza nelle

membrane mesosomiali (quindi ha una funzione simile ai mitocondri). Il citoplasma nn ha un’ultrastruttaura

anche se può presentare delle granulazioni quindi al microscopio elettronico si presenta finemente granulare

senza una differenziazione intracellulare. Quello che interessano a noi sono gli strati esterni, dal punto di vista

funzionale e chimico la struttura interna nn ha niente di diverso dalla cellula eucariotica: ci sono gli

amminoacidi della serie L, i polisaccaridi della derie D, le proteine hanno la stessa struttura, etc….se

mettessimo una coltura di macrofagi, neutrofili nel citoplasma batterico, questo viene ampiamente fagocitato e

digerito senza nessun problema: quello che offre difficoltà alla digestione, che comporta quindi tutta una

risposta diversa sono gli involucri esterni. Essi essendo più esposti sono anche quelli che vengono più a

contatto con le cellule eucariotiche. Il fatto che nn sono digeribili, nn vengono scissi, nn possono essere

distrutti completamente e per il fatto che sono quelli più esterni quindi a contatto con le membrane delle

cellule dell’ospite sono quellihe a noi interessano di più . Tutti i problemi di patologia, di interazione ospite-

microrganismo sono legati all’involucro esterno: ma a quela di questi nvolucri esterni? Alla capsula quando è

presente, ma quello che più varia nella propria composizione chimica è la parete cellulare, quindi a noi

interessa studiarla bene perchè è lì che sta l’interazione con l’ospite, i meccanismi fisioptologici dipendono da

questa strruttura. Se questa struttura nn ha componenti chimici che interagiscono con l’ospite entra e se ne

esce come è entrata oppure viene fagocitata e scissa ma nn dà patologie; per esempio i germi del suolo, la

microbiologia agraria patogeni per le piante all’uomo nn fanno niente perchè non hanno strutture superficiali

che possano interagire con le cellule dell’ospite. La patologia e l’immunopatologia sono tutte legate a

molecole presenti in queste strutture; la resistenza agli antibiotici, la possibilità di essere permeato o meno da

determinati batteri dipende tutto da questo tipo di interazioni. Quindi è la parte importante della cellula

batterica che interessa noi medici. Parleremo delle strutture di superficie a cominciare da quelle più esterne ad

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arrivare a quelle più interne. Già la membran citoplasmatica, che è come quelladelle cellule eucariotiche, ci

interessa relativamente, ha dei costituenti diversi specialmente per quanto riguarda i fosfolipidi ma come

architettura e come funzione è uguale alla membrana delle cellule eucariotiche, quindi nn offre nessuna

difficoltà anche quella! L’unico problema è che alcune volte ci sono delle proteine che possono presentare

determinanti antigenici simili ai determinanti antigenici presenti sulle cellule dell’ospite. Allora quando

vengono esposti sulla superficie di un microrganismopossono creare dei fenomeni autoimmuni.

• STRATO S

Lo strato s è presente molto spesso nei batteri dell’ambiente nn tanto nei batteri che si trovano ospiti abituali

delle mucose esposte degli organismi superiori, quelli che invece si trovano nell’ambiente possono

casualmente arrivare sull’uomo, è uno strato proteico, di strutture proteiche che vanno a formare delle

strutture esagonali regolari (grossa risoluzione appaiono come grossi esagoni); come fatto generale ogni qual

volta una struttura biologica viene avvolta da strutture proteiche queste si aggregno a formare degli esagoni,

dei possibili triangoli. È possibile interpretare poi con le leggi della cristallografia cioè quelle facce che

rivestono i cristalli nel mondo inorganico; i batteri quindi sono rivestiti da subunità proteiche queste si

autoaggregano, qua nn c’è un modello che ne determina la l’architettura, la struttura. Sapete che per la sintesi

delle proteine c’è il modello, uno schema di come deve avvolgersi nelle sue conformazioni secondaria,

terziaria, quaternaria, in questo caso non c’è. Per le proteine batteriche sono due i sistemi quelle dello strato s

che vanno a costituire i flagelli (strutture di motilità dei batteri), possono autoaggregarsi nella loro

conformazione strutturale funzionale (quindi nn c’è un modello, da sole si aggragano in quei modi è questo è

un affascinante problema dell’azione delle proteine che però a noi nn interessa). Al di sotto dello strato s che

generalmente interessa microrganismi dell’habitat esterno, nn tanto quelli dell’uomo troviamo la capsula.

• LA CAPSULA

Vedete come al microscopio ottico si vede bene il materiale capsulare (il germe accolto all’interno e il

materiale capsulare). La possbiltà di metterla in evidenza in questo modo è data da tecniche particolari per le

sue caratteristiche chimiche. Da una parte nn si può mettere in evidenza perchè questo materiale che per la

maggior parte è acqua trattenuta in una maglia si disidrata e quindi nn la mettete in evidenza ; dall’altra parte

la composizione chimica è tale che l’affintà dei coloranti è scarsissima e quindi nn si nota niente come

colorazione. Qual è la tecnica per metterla in evidenza? È quello di creare una membrana semipermeabile

intorno al materiale capsulare che alcuni coloranti passino all’interno e vadano marcatamente a marcare i geni

e poi rimane marcato il sottofondo esterno del vetrino e tutta la parte capsulare rimane priva di colore, quindi

il colore rimane all’esterno come sottofondo. I batteri vengono colorati e il materiale capsulare rimane chiaro,

questa è una tecnica di colorazione, l’unica, che permette di evidenziare la capsula. Ci sono altre tecniche che

nn sono di colorazione per evidenziare la capsula. Un’altra possibilità, più semplice sulla manualità, è quella

di utilizzare un anticorpo: mischiamo un anticorpo contro il materiale capsulare, uando avviene la reazione

antigene-anticorpo, una reazione tra polimeri comporta dal punto di vista termodinamico la perdita di acqua

per cui la capsula si disidrata e l’indice di rifrazione si modifica, l’indice di rifrazione è la deviazione del

raggio luminoso che arriva alla cellula batterica,

arrivato sulla capsula devia e quindi noterete come se ci fosse un rigonfiamento intorno alla cellula batterica,

trasparente al microscopio senza colorazione. Questa reazione di chiama reazione di rigonfiamento capsulare

che mette in evidenza la presenza di capsula. Potete vedere la capsula anche a fresco senza colorazione e

senza rigonfiamento però ci vuole l’occhio un abituato a farlo e a vederlo e si mette in evidenza in quei germi

che presentano delle belle capsule, cioè la sospensione della coltura microbica senza nessun colorante, quando

voi sfuochettate cioè muovete l’obbiettivo in modo che salite e scendete per brevissimi tratti riuscite a mettere

in evidenza un alone, simile a quello che si evidenzia nel rigonfiamento capsulare, intorno al germe e quello

vi indica la presenza della capsula. Ma questo metodo è poco indicato per tanto quando vi si chiederà quali

sono i modi per evidenziare le capsula voi dovete dire “ la capsula si mette in evidenza al microscopio ottico

mediante una colorazione negativa detta colore e sottofondo che colora il germe e lascia incolore il materiale

capsulare. Che cos’è questo materiale capsulare? quando un germe si trova nel suo habitat naturale sintetizza

sempre il materiale capsulare. Se questo materiale si addensa intorno alla cellula va a formare una capsula

visibile al microscopio con le tecniche di colorazione, etc...se invece si scioglie, si disperde nel liquido in cui è

contenuto il germe, nell’habitat voi nn la potete mettere in evidenza: il materiale capsulare esterno, che viene

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DETTAGLI
Esame: Microbiologia
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (ordinamento U.E. - durata 6 anni) (CASERTA, NAPOLI)
SSD:

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher valeria0186 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Microbiologia e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Seconda Università di Napoli SUN - Unina2 o del prof Galdiero Massimiliano.

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