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Microbiologia - dimensione dei batteri

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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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 bacilli quando aderiscono alle mucose aderiscono per uno dei poli e nn

lungol’asse longitudinale. Facendo uno schema delle forme batteriche la maggior parte si presenta come

cocchi o come bastoncini, qualche volta avete una curvatura lungo l’asse longitudinale (asse principale) e li

chiamiamo spirilli, se abbiamo più curvature lungo l’asse principale abbiamo le spirochete. Qui si vedono gli

accoppiamenti possibili delle cellule dopo la divisione e vedete la distribuzione a grappoli (stafilococchi), la

distribuzione a catena (streptococchi), la distribuzione di bacilli a catena (streptobacilli), la distribuzione di

cocchi a due, ci sono alcune specie che li vedete sempre a coppie, diplococchi, che si possono affrontare o con

l’asse trasversale o con quello longitudinale, è una caratteristica conservata nel genere……e allora come

vedete di forme in batteriologia ce ne sono poche, molto spesso però possono presentare delle sfumature di

forma. Il problema è le dimesioni di queste forme, il che significa che (il micrscopio ottico può ingrandire al

massimo un migliaio di volte) quello che vediamo di queste dimensioni è ingrandito di 1000 volte e allora

l’unità di misura sarà la millesima parte del millimetro, il micron ( unità di misura in betteriologia), i batteri

oscillano da qualche frazione di micron, mezzo micron fino a 7-8-10 micron al massimo: le dimensioni dei

batteri sono sempre intorno al micron. I cocchi, con i due assi quasi simili, hanno dimensioni più piccole

(sono sempre intorno al micron, qualche volta al di sotto), i bacilli che hanno l’asse trasversale inferiore

all’asse longitudinale, avranno l’asse maggiore che oscillerà intorno ai 2-4 ma per 10 micron, non più di tanto

e generalmente i batteri che interessano la patologia umana sono piccoli batteri, sono piccoli bacilli che

oscillano tutti tra i 3-4-5 micron di diametro longitudinale; quelli del terreno, che si trovano in campo agrario,

sono i bacilli più grossi. Tutte quelle forme microbiche batteriche che interessano la patologia umana che sono

presenti come habitat nel terreno sono i batteri più grossi, sia di asse trasversale che longitudinale. Tutti quei

batteri che danno luogo alla cancrena gassosa al’edema laringeo a tetano sono tutti germi che si trovano nel

terreno, sono tutti grossi bastoncini; quando parlate di enterobatteri (quelli che colonizzano normalmente la

mucosa intestinale) sono tutti piccoli bacilli che hanno come habitat le mucose. Per quanto riguarda le

dimensioni non dovete sapere quelle assolute ma le dimensioni reciproche per distinguere praticamente quello

che vediamo in un preparato, ad esempio il cocco è molto piccolo risetto a un globulo bianco, un neutrofilo

che l’ha inglobato, rispetto a una cellula di .?. che come vedrete ha 3-4 micron di diametro e nn può essere

confusa col cocco. Dal punto di vista teorico della filologia batterica le dimensioni e la forma sono importanti

per quelle cose che vi ho detto la volta scorsa sullo sviluppo di superfici rispetto al volume, per la capacità di

trasformazione che hanno queste macchie? microbiche nell’ambiente. Quando parleremo di popolazioni

microbiche vedremo che hanno una velocità di crescita particolare. Negli ambienti biologici, che sono dei

terreni di coltura, avvengono trasformazioni chimiche di un prodotto a un altro mdiante le sperfici di batteri;

per i medici la forma e la dimensione sono importanti da un punto di vista diagnostico (33 minuti). Il

preparato a microscopio elettronico viene portato altamente disidratato, col microscopio ottico noi facciamo

un’osservazione a fresco cioè noi prendiamo un ???? di sospesioni da un ???? lo mettiamo su un vetrino

portaoggetti, per avere dimensioni maggiori generalmente li stendiamo sul vetrino, li facciamo seccare poi

facciamo una colorazione, ci aggiungiamo l’olio di legno di cedro che forma con l’oculare una sola via e

abbiamo un ingrandimento di 1000 - 1200 volte l’oggetto iniziale e vedete sempre più o meno quello che è il

microrganismo reale quando lo guardate al microscopio elettronico il preparato si fa su dei retini a maglia

molto stretta dove si forma una pellicola di qualche cosa e poi là sopra si depone il materiale, questo prima di

essere disidratato altamente perchè nel campo di osservazione, nel tubo dove passano i raggi beta, se ci vanno

le molecole di acqua che evaporano (quello è un tubo sottovuoto) gli elettroni incontrano gli atomi fomano dei

bombardamenti, delle variazioni di altre particelle ( è l’effetto compton), per questo motivo bisogna portarlo

in modo altamente disidratato così che nn si abbia evaporazione di molecole d’acqua nel tubo dove passano i

raggi beta, poi quando si tratta di materiale che nn assorbe le particelle beta si deve procedere ad adsorbire al

disopra qualche cosa che riesce ad adsorbire i raggi beta, i raggi beta sono assorbiti da metalli pesanti li

troverete nei preparati che si fanno con i sali di oro, i sali di tungsteno e metalli di questo tipo, quello che si

chiama ombreggiatura; quindi voi avete dei grossi artefatti: le strutture cellulari hanno perso l’acqua e hanno

assorbito questi metalli che avranno delle affinità per determinati gruppi maggiore o minore rispetto ad altri,

quindi noi abbiamo una visione che nn ci dice qual è il fatto reale. Allora la cellula batterica può essere

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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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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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