Microbiologia, sintesi peptidoglicano, effetti ambientali sulla crescita

**PER TUTTI I MICROGANISMI IL PH OTTIMALE DI CRESCITA RAPPRESENTA SOLO IL PH

EXTRACELLULARE. Quello intracellulare deve rimanere quanto più vicino alla neutralità**

EFFETTI OSMOTICI

Tutti gli organismi necessitano di acqua per vivere, di conseguenza la disponibilità di acqua è uno dei principali fattori

che influenzano la crescita microbica.

La disponibilità di acqua è espressa come attività dell'acqua e rappresenta il rapporto tra la pressione di vapore nell'aria

in equilibrio con la sostanza e la pressione di vapore dell'acqua pura, e i suoi valori sono compresi tra 0 e 1.

Alofili: i microrganismi che hanno una specifica richiesta di Ioni sodio. La loro crescita richiede almeno un minimo di

NaCl ma l'optimum varia con il tipo di microrganismo. I microrganismi marini sono alofili e perché non possono

svolgere in modo ottimale tutte le loro attività fisiologiche è necessario che l’attività dell’acqua sia simile a quella

dell’acqua marina. Si parla di Basso Alofilo e Moderato Alofilo.

Alotolleranti: microrganismi che possono tollerare qualche riduzione dell’attività dell’acqua nell loro ambiente ma

generalmente crescono meglio in assenza di soluti aggiunti.

Alofili estremi: microrganismi capaci di vivere in condizioni di elevata salinità. Aumentano la concentrazione di ioni

all’interno, evitando la perdita di liquidi.

Osmofili: microrganismi capaci di vivere in ambienti in cui vi è un’elevata concentrazione di zuccheri.

Xerofili: microrganismi che possono vivere in ambienti molto secchi.

OSSIGENO E CRESCITA MICROBICA

Non tutti i microrganismi necessitano di ossigeno per vivere, nei riguardi dell’ossigeno i microrganismi infatti

dimostrano una diversa esigenza e tolleranza.

Aerobi: microrganismi capaci di crescere alla presenza di ossigeno a tensione naturale e respirano ossigeno nel loro

metabolismo.

Microaerofili: microrganismi che possono impiegare l’O2 solo se presente a livelli ridotti rispetto a quello dell’aria. Ciò

è dovuto al fatto che hanno una limitata capacità respiratoria oppure dalla presenza di alcune molecole sensibili

all’ossigeno.

Aerobi facoltativi: possono crescere sia in presenza che in assenza di ossigeno, in appropriate condizioni di coltura e

nutrienti.

Anaerobi: microrganismi che non possono utilizzare l’ossigeno come accettore finale di elettroni in quanto esso è

citotossico.

Anaerobi tolleranti: microrganismi anaerobi capaci di tollerare l’ossigeno e di crescere in sua presenza, sebbene non

possano utilizzarlo nel loro metabolismo.

Anaerobi obbligati: microrganismi inibiti o uccisi dall’ossigeno.

• La crescita di molti batteri aerobi necessita di una a reazione del terreno di coltura perché l'ossigeno che è

consumato dai microrganismi durante la crescita non è rimpiazzato abbastanza velocemente per diffusione

dall'aria e di conseguenza spesso è necessario ricorrere alla mia azione forzata delle colture.

• Per i microrganismi anaerobi è necessario eliminare l'ossigeno. Condizioni di anaerobiosi sufficienti alla crescita

di organismi che non siano molto sensibili alle basse concentrazioni di ossigeno possono essere ottenute

riempiendo completamente le provette con il terreno di cultura e chiudendole ermeticamente.

È possibile distinguere microrganismi aerobi, anaerobi, anaerobi facoltativi, microaerofili e anaerobi aerotolleranti in

base a come si distribuiscono all'interno di provette contenenti brodo tioglicolato.

È stata aggiunta una piccola quantità di Agar per evitare il rimescolamento, inoltre è stato addizionato come indicatore

redox, la resazurina, di colore rosa quando si ossida e incolore quando ridotta.

-I microrganismi aerobi obbligati possono crescere solo nel piccolo strato superficiale in cui l'ossigeno riesce a

diffondere.

-I microrganismi anaerobi facoltativi, possono crescere sia in presenza sia in assenza di ossigeno, e quindi si

distribuiscono lungo tutta la provetta.

-I microrganismi anaerobi, sensibili alla presenza dell'ossigeno, possono crescere solo sul fondo della provetta, lontano

dalla superficie.

-I microaerofili crescono a distanza dalla zona maggiormente ossigenata

-Gli anaerobi aerotolleranti crescono lungo tutta la provetta. Tuttavia la crescita non è migliore vicino alla superficie

poiché tali organismi sono capaci solo di un metabolismo di tipo fermentativo.

Per eliminare ogni traccia di ossigeno nei terreni di coltura usati per gli anaerobi obbligati è possibile incubare le piastre

e le provette in appositi sistemi che consumano l'ossigeno presente. Ad esempio per i metanogeni si deve allestire una

cultura in un'atmosfera anossica: si deve sottoporre il terreno a bollitura e per eliminare l'ossigeno presente si aggiunge

un agente riducente come H S, e si sigilla tutto in atmosfera priva di ossigeno.

2

Forme tossiche dell’ossigeno

L'ossigeno è un potente ossidante ed un eccellente accettore di elettroni del processo di respirazione ma alcuni derivati

dell'ossigeno sono tossici per i microrganismi.

-Ossigeno singoletto: quando l'ossigeno si trova in questa forma gli elettroni nel guscio esterno che circonda il nucleo

diventano altamente reattivi e possono partecipare a diverse ossidazioni spontanee non programmate. Gli organismi che

entrano in contatto con il Singoletto contengono spesso i carotenoidi, pigmenti in grado di contrastare gli effetti tossici

dell'ossigeno.

-Anione superossido: altamente attivo e può ossidare tutti i composti organici nella cellula incluse le macromolecole. Il

più comune enzima che scinde l'anione superossido è la superossido dismutasi. La superossidodismutasi è

indispensabile alle cellule aerobie invece è assente nei anaerobi obbligati.

-Perossido di idrogeno: Può danneggiare i componenti cellulari. La catalasi inattiva il perossido di idrogeno. Quando

una goccia di perossido di idrogeno viene a contatto con una colonia di cellule batteriche che producono catalasi si

formano delle bollicine di ossigeno. Un altro enzima che agisce sul perossido d'idrogeno e la perossidasi che differisce

dalla catalasi in quanto la sua reazione non produce ossigeno e richiede una molecola riducente cioè una donatrice di

idrogeno, di solito il NADH.

-Il radicale ossidrile è un'altra forma intermedia dell'ossigeno ed è probabilmente la più reattiva. Si forma nel

citoplasma cellulare in seguito all'azione delle radiazioni ionizzanti.

Controllo della crescita microbica

La distruzione di una popolazione microbica non avviene spontaneamente con l'esposizione ad un agente letale. Dopo

che la popolazione ha subito una marcata riduzione il tasso di mortalità rallenta e ciò consente la sopravvivenza dei

Ceppi microbici più resistenti.

Gli agenti che distruggono uccidono i batteri sono detti battericidi.

Spesso però la sterilità non è conseguibile ma è ancora possibile tenere sotto controllo la diffusione dei microrganismi

limitandone la crescita attraverso un processo di inibizione ad opera di agenti batteriostatici.

I metodi volti all'inibizione di una crescita microbica rapida comprendono la decontaminazione e la disinfezione.

• La decontaminazione consiste nel trattamento di oggetti e superfici in modo da rendere sicuro il loro utilizzo.

Per esempio quando vogliamo il tavolo dopo un pasto rimuoviamo potenziali nutrimenti per i microrganismi e

microbi contaminanti prevedendo così la crescita microbica.

• La disinfezione al contrario colpisce direttamente i patogeni sebbene può non eliminare tutti i microrganismi.

Specifici agenti chimici o fisici chiamati disinfettanti, distruggere i microrganismi o inibire la crescita microbica.

A volte può essere necessario distruggere tutti i microrganismi e la sterilizzazione sebbene difficile da ottenere previene

completamente la contaminazione e la crescita dei microrganismi.

Il tempo di sterilizzazione deve essere più elevato dell'intervallo che porta morte il microrganismo altrimenti sia

l'inattivazione di parte delle cellule che potranno poi riattivarsi e cresce non avendo una decontaminazione totale.

Sterilizzazione mediante calore

La letalità dovuta all’innalzamento della temperatura è una funzione esponenziale ed è tanto più rapida quanto più

aumenta la temperatura. Il parametro più utilizzato, caratterizzante la sterilizzazione mediante calore è il tempo di

riduzione decimale, il tempo necessario per ridurre 10 volte a una data temperatura, la densità di popolazione. Per

rilevare la sensibilità al calore di un microrganismo si può determinare il tempo di inattivazione termica, cioè il tempo

necessario per uccidere tutte le cellule di una popolazione a una data temperatura e dipende dalle dimensioni della

popolazione saggiata.

Modello di morte microbica.

la distruzione di una popolazione microbica è un processo graduale. Si può parlare di morte microbica quando una

cellula inoculata in un brodo fresco non dà più origine a progenie. Il modello di morte microbica, è di tipo esponenziale.

La popolazione applicando un processo di sterilizzazione, subisce un iniziale dimezzamento poi si ha una fase in cui si

ha inibizione da parte di poche cellule e queste potrebbero andare incontro a duplicazione cellulare e ricominciare la

crescita batterica. Per punto di morte di intende quando non c’è più neanche una cellula che possa dare origine a

brodocoltura. Considerando un batterio mesofilo, la letalità aumenta all’aumentare della temperatura. Maggiore sarà

l’incremento della temperatura, minore il tempo affichè si assista a morte microbica. Per quanto riguarda la resistenza al

calore, le endospore batteriche e le cellule vegetative di uno stesso organismo sono molto diverse: le endospore sono in

grado di sopravvivere a condizioni di temperatura che ucciderebbero facilmente le cellule vegetative della stessa specie.

Anche la natura del mezzo sottoposto a sterilizzazione influenza l’efficacia con cui vengono eliminate le spore e le

cellule vegetative: la morte microbica è più rapida a pH acido. Elevate concentrazioni di zuccheri, proteine e grassi

impediscono la penetrazione del calore e di solito aumentano la resistenza dei microrganismi. Le cellule disidratate sono

più resistenti.

Sterilizzazione con calore secco

La stufa a secco che raggiunge temperature comprese tra 250 e 300 gradi veniva utilizzata per sterilizzare materiale da

laboratorio in Pyrex.

Sterilizzazione con calore umido

La sterilizzazione a calore umido richiede temperature superiori a 100 gradi al fine di distruggere le spore batteriche, e

Ciò implica l'utilizzo di vapore Saturo e sotto pressione. La sterilizzazione media