Microbiologia generale - crescita microbica

La crescita microbica

Introduzione

• La crescita è definita come un aumento dei costituenti cellulari; il processo può portare all’aumento di grandezza del microrganismo, ad un aumento numerico della popolazione o ad entrambe le cose.

• In un sistema chiuso, la crescita si mantiene esponenziale solo per poche generazioni, dopo di che entra in una fase stazionaria dovuta a fattori come la disponibilità limitata di nutrienti, l’accumulo di sostanze tossiche di rifiuto. In un sistema aperto con continuo apporto di nutrienti e contemporanea eliminazione delle sostanze tossiche, la fase di crescita esponenziale può durare molto a lungo.

• La crescita microbica può essere studiata mediante tecniche che permettono di monitorare variazioni nel numero delle cellule in coltura, nel numero di cellule vive o nella massa totale.

• La crescita microbica è influenzata da diversi fattori ambientali come: disponibilità di acqua, pH dell’ambiente, la temperatura, la concentrazione di ossigeno, la pressione, le radiazioni ecc. Nonostante ciò molti microrganismi ed in particolare, batteri si sono adattati a crescere molto bene in condizioni ambientali estreme.

• I batteri sono in grado di comunicare tra loro ed operare cooperativamente, per mezzo di segnali chimici dipendenti dalla densità della popolazione.

La crescita è definita come un aumento ordinato dei costituenti cellulari. Se i microrganismi si riproducono per gemmazione o scissione binaria, la crescita corrisponde ad un aumento del numero di cellule. Date le ridotte dimensioni dei microrganismi, per lo studio della loro crescita, è raccomandato ed usuale lo studio su una popolazione di microrganismi.

Il ciclo cellulare degli organismi procarioti

Il ciclo cellulare è costituito dalla sequenza di eventi che si susseguono tra la formazione di una nuova cellula e la successiva divisione cellulare. La riproduzione degli organismi procarioti, avviene in genere per scissione binaria, mentre in alcune specie procariotiche si può anche osservare la gemmazione e la frammentazione.

La scissione binaria, corrisponde ad una crescita iniziale della cellula, alla successiva duplicazione del DNA e separazione dello stesso ai poli opposti della cellula ed, infine da ciascuna metà, previa formazione del setto trasversale nella regione mediana della cellula madre, si ricava una cellula figlia con un singolo cromosoma. Il ciclo cellulare degli organismi procarioti risulta ancora oggi non del tutto compreso. Comunque due meccanismi agiscono nel corso del ciclo cellulare: la replicazione e la ripartizione del dna e la citochinesi, tali processi sono contemporanei e si sovrappongono.

Replicazione e ripartizione cromosomica

I cromosomi della maggior parte degli organismi procarioti sono circolari ed ognuno di questi reca un sito d’origine della replicazione da cui prende avvio la replicazione del DNA. La replicazione termina esattamente nel punto opposto al sito d’origine detto sito terminale. Nella fase iniziale del ciclo cellulare, la regione di origine e quella terminale migrano verso il centro della cellula e viene assemblato un gruppo di proteine implicate nella sintesi del DNA che formano il replisoma in corrispondenza del sito di origine. Una volta costituitisi i cromosomi figli, le due regioni di origine neoformate migrano verso le estremità opposte della cellula. Per molti anni si è creduto che i procarioti non potessero possedere delle strutture citoscheletriche date le loro dimensioni, ma oggi si riconosce una proteina detta MreB che è implicata in diversi processi di determinazione morfologica della cellula e migrazione cromosomica.

Citochinesi

La formazione di un parete trasversale tra le due future cellule figlie è detto settazione. La citochinesi, termine solitamente usato per descrivere la formazione di due cellule eucariotiche figlie, viene usato oggi anche per indicare tale processo negli organismi procarioti. Il processo di settazione viene diviso in più fasi:

• Selezione del sito in corrispondenza del quale verrà costruito il setto
• Assemblaggio di una struttura speciale detta anello Z (z ring) che suddivide la