Microbiologia generale - Appunti

PROPIETA’ DELLA SPORA

Entità poco permeabile a tutto quindi anche agli antibiotici, sostanzialmente antisettiche, ma

(1) anche ai nutrienti. Infatti la spora può essere definita come una struttura QUIESCENTE, cioè ha

un metabolismo quasi azzerato, inerte, ma pronto a ripartire

Il core (il citoplasma) deriva da quelli dello sporangio, ma il core è modificato: durante il processo di

(2) sporulazione, il citoplasma dello sporangio ha subito un processo di disidratazione e le molecole di

H2O in parte vengono sostituite con un sale del calcio, formato dall’acido dipicolinico

DIPICOLINATO DI CALCIO. Quindi il citoplasma non è più un mezzo acquoso. Quindi il core

avrà una consistenza gelatinosa, in cui sono intrappolati tutti gli organuli. Da qui segue la seconda

proprietà della spora: forte termoresistente , resistenza alla alta Temperatura.

[Il Clostridium botulinum è patogeno per l’uomo, provoca intossicazione alimentare. Cibi a rischio sono

in particolare i sott’oli fatti in casa, perche sulle verdure ci sono questi batteri. Quindi vanno cotte nella

pentola a pressione ad alta T. questi batteri sono anaerobi, vivono senza O2 e liberano una tossina

mortale].

Le spore del Clostridium botulinum sono resistenti a 100°C per 330 minuti; quelle del Clostridium

tetanis a 100°C per 90 minuti.

Da cosa deriva questa resistenza ad alte temperature?

Ad alta temperatura si ha denaturazione delle macromolecole, soprattutto le proteine, che perdono tutte

le loro proprietà.

Perché nelle spore in tempi rapidi questo non avviene?

Ad alta T si ha agitazione molecolare e quindi di rompono i legami. Ma ciò avviene solo se la molecola è

libera di muoversi. In questo caso si trovano in una matrice gelatinosa, quindi non c’è agitazione

molecolare sufficiente per rompere i legami e provocare denaturazione. Quindi si ha questa

termoresistenza ascrivibile esclusivamente alla grave disidratazione del citoplasma

Le spore sono resistenti ai raggi ultravioletti. Ad esempio quando in laboratorio si vogliono

(3) sterilizzare delle superfici, in genere si utilizzano i raggi ultravioletti, ma le spore resisterebbero

Le spore sono rinfrangenti , rinfrangono la luce. Questa proprietà è ascrivibile sempre allo stato di

(4) disidratazione del citoplasma 12

Le spore hanno un contenuto di H2O del 5­10% , una cellula normale ha un contenuto di H2O

(5) che va dell’80% al 90%

La spora è insensibile al lisoenzima . La cellula batterica è sensibile al lisoenzima, che taglia il

(6) legame tra i due n­acetilmuranico e

n­acetilglucosammina del peptidoglicano

Quindi quando una cellula è in un ambiente avverso, attiva il meccanismo di SPORULAZIONE. Il DNA inizia ad

addensarsi in posizione centrale, e poi la prima fase è proprio la duplicazione del DNA (1), quindi una copia del genoma

batterico. In posizione non centrale, tra i due cromosomi batterici, si forma un setto, che si chiama setto sporale (2), la

membrana tende a formare una propria invaginazione, tende a chiudersi formando due compartimenti, uno più piccolo e

uno più grande all’interno del citoplasma, ognuno contenente una copia del cromosoma batterico.

A questo punto i 2 compartimenti si uniscono, si fondono le membrane (3). Quello più piccolo entra in quello grande e

questa fase prende il nome di inizio della formazione della prespora. Le due membrane si avvolgono l’una sopra l’altra,

quindi abbiamo 2 membrane. Il compartimento più piccolo ha gia due strati di membrana (interna ed esterna), sono

sempre 2 strati fosfolipidici, non hanno niente a che fare con la membrana esterna della cellula.

Il cromosoma all’interno di questo doppio strato, rimane integro; quello invece nel compartimento più grande viene

degradato. Questa è la PRESPORA: compartimento più piccolo con doppia membrana contenente il cromosoma.

Iniziano a formarsi poi fra le due membrane, tutti gli strati che caratterizzano la spora (4).

Si forma la cortex, formata da peptidoglicani, che viene sintetizzata dalla membrana interna, e un’altra viene

sintetizzata dalla membrana esterna. Questo porta a due strati di cortecce di peptidoglicano, che hanno delle

modificazioni chimiche diverse. Questo perché questi due strati vengono prodotti dalle 2 membrane quindi hanno

caratteristiche leggermente diverse. Intanto, in questo processo, attraverso dei meccanismi attivi, viene espulsa l’H2O

(5), ed entra, attraverso altri canali, il dipicolinato di calcio.

Allo stato più esterno della corteccia si sovrappongono le tuniche (6). Nell’ultima fase, la spora è pronta e fuoriesce dalla

cellula che l’ha generata.

L’esproprio (7) deriva dalla membrana citoplasmatica più esterna dello sporangio. E può essere presente oppure no. Può

anche essere liberata dallo sporangio.

Dopo che la spora ha resistito alle condizioni ambientali avverse (mancanza di nutrienti…), l’ambiente cambia, tornano

i nutrienti.

Allora la spora è pronta per ridifferenziarsi in cellula vegetativa. Il processo di passaggio da spora a cellula vegetativa è

detto GERMINAZIONE.

Questo non è un ciclo biologico, perche un ciclo biologico è un insieme di eventi obbligati: questo non lo è. La cellula

vegetativa può nascere e morire senza diventare spora; e una spora può rimanere tale per centinaia di anni.

Come fa la spora a sentire, attraverso recettori, che l’ambiente esterno cambia, se è impermeabile? Lo può rilevare solo se

avvengono determinate condizioni. La prima fase della germinazione prende il nome di ATTIVAZIONE, che prevede

l’alterazione di queste strutture superficiali, cioè soprattutto le tuniche possono diventare meno impermeabili. Questo in

genere è determinato dall’invecchiamento della spora. Ci sono altri fattori che possono attivare, ad esempio l’aumento

della T fino a 80­85°C, variazione di pH…

Dopo questa fase segue un periodo in cui sono eventualmente presenti dei nutrienti e la spora è in grado di rilevarli, e

allora inizia la fase di germinazione propriamente detta. Fase in cui iniziano tutti i processi inversi della sporulazione.

Innanzitutto c’è una specie di “risveglio metabolico”, rinizierà a sintetizzare proteine, l’RNA messaggero ce l’ha gia,

servono gli amminoacidi. 13

Nel citoplasma, durante la fase di sporulazione, le spore accumulano proteine di riserva. Nel momento della

germinazione, comincia a degradarle, da qui ricava gli amminoacidi per sintetizzare gli enzimi necessari per la

riattivazione metabolica.

Dopo comincia a degradare tutte le strutture superficiali, e nel frattempo entra H2O e fuoriesce l’acido dipicolinico.

Poi se ci sono nutrienti a sufficienza, si ha una fase di replicazione che prende il nome di ESOCRESCITA

I

2 MMUNOLOGIA

Ogni organismo vivente è un unicum morfologico e unicum biochimico. Ognuno è un unicum irripetibile, e tale unicità deve essere

mantenuta. Ognni essere vivente si oppone a ogni tentativo di modifica di questa individualità biochimica di cui è espressione. I

meccanismi per difendersi sono studiati dall’immunologia, oerche tali meccanismi rendono l’organismo immune dagli effetti. La

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cosa che si oppone all’individualità è detta antigene. Non esiste un quid che sia antigene assoluto per ogni organismo, è

funzionale. Non si identifica con nessun costituente dell’organismo con cui viene in contatto questo è NON­SELF. L’antigene

tenta di modificare l’individualità quando entra dalle porte d’entrata dell’organismo, strutture che mettono in comunicazione

l’esterno con l’organismo. L’antigene è tale se però riesce a rimanere nell’organismo per un certo periodo di tempo, se no è come se

non fosse mai entrato. Le porte di uscita sono dette emuntori. La seconda proprietà è la natura chimica: lipidica, proteica,

saccaridica. Un lipide diffonde piu lentamente. Un antigene più diffonde, meno permane e ha meno possibilità di alterare. La

terza caratteristica è la grandezza molecolare. C’è una soglia critica di grandezza: 3000 Dalton. Al di sotto, l’antigene anche se

entra, ri­esce facilmente dagli emuntori e quindi è come se non fosse mai entrato. Gli antigeni migliori sono sopra i 10000 Dalton.

Ma per es. il globulo rosso è tutto antigene? No, ma solo una parte detta epitopo, tutto il resto è il carrier, che serve per dare

grandezza molecolare all’antigene.

La prima cosa che l’organismo deve fare è identificare SELF da NON­SELF, per attivare risposte per eliminarlo. Infatti non

può provocare una risposta a un SELF, se no attaccherebbe i propri costituenti.

Una volta superata la porta di entrata l’antigene si trova tra una cellula e l’altra, dove ci può essere lo spazio intercellulare dove

risiede il liquido intercellulare che viene convogliato a formare il vaso linfatico. I vasi convergono in un unico grande collettore: il

dotto toracico, che sbocca nella succlavia, nella circolazione venosa gli antigeni diffondono per via linfatica e non via ematica,

perché dovrebbero superare le pareti dei vasi, che sono molto difficili.

Lungo le vie linfatiche si trovano a sbarramento i linfonodi. Il sistema immunitario è formato dal sistema linfatico.

Linfonodo: ha una struttura a capsula che lo racchiude. Tale capsula penetra all’interno verso l’ileo. Il tessuto connettivale si

sfiocchetta in tante trabecole che formano una maglia. A tali trabecole o fibre reticolari sono attaccate le cellule reticolari al cui

interno troviamo i linfociti in varie fasi di maturazione.

Cellule reticolari: appartengono alla categoria dei macrofagi. Hanno la capacità di fagocitare. Hanno citoplasma particolare,

scarsamente basofilo e scarsa capacità di sintesi.

Linfociti: formati da un grande nucleo con pochissimo citoplasma, molto basofilo e grande capacità di sintesi.

Quando c’è qualcosa di estraneo i macrofagi formano delle estroflessioni della membrana, si formano quindi gli pseudopodi. Viene

internalizzato la cosa esterna. L’antigene dunque forma un organulo delimitato da pseudopodi FAGOSOMA. le cellule sono

ricche di lisosomi e quando fagosoma e lisosoma si uniscono si forma il fagolisosoma. Gli enzimi del lisosoma degradano il SELF,

ma non il NON­SELF. C’è una prima enucleazione dell’epitopo. La cellula proietta sulla membrana l’epitopo, offrendolo al

linfocita.

Qualunque linfocita ha la capacita di reagire con tutti gli antigeni ogni cellula è titopotente: in realtà non è così. I linfociti

sono una popolazione differenziata, non ce ne sono uguali: ognuno è programmato a reagire con un antigene (teoria selettiva) il

linfocita riconosce i