Riassunto di Microbiologia veterinaria

MICROBIOLOGIA VETERINARIA

– –

Batteriologia Virologia Immunologia

Stella Murru

Università degli studi di Teramo

Facoltà di Medicina Veterinaria

BATTERIOLOGIA

Sommario

DIFFERENZE TRA EUCARIOTI E PROCARIOTI ............................................................................ 3

MISURE IN MICROSCOPIA ..................................................................................................................... 6

STRUTTURA DELLE CELLULE PROCARIOTE .............................................................................. 8

....................................................................................................... 9

FORME E DISPOSIZIONI BATTERICHE ......................................................................................... 10

COMPONENTI DELLA CELLULA BATTERICA

Membrana citoplasmatica ........................................................................................................................... 11

Parete cellulare ............................................................................................................................................ 15

Capsula........................................................................................................................................................ 22

Flagelli ........................................................................................................................................................ 25

Pili ............................................................................................................................................................... 26

Fimbrie ........................................................................................................................................................ 27

SPORE ....................................................................................................................................................... 29

FATTORI DI CRESCITA MICROBICA .............................................................................................. 32

MICRORGANISMI NEGLI ALIMENTI .............................................................................................. 40

CURVA DI CRESCITA MICROBICA .................................................................................................. 44

MICRORGANISMI PATOGENI ........................................................................................................... 47

VARIABILI DELL’AMBIENTE, DELL’OSPITE E DELL’AGENTE .................................................... 48

MECCANISMI DI PATOGENICITÀ INDOTTI DAI BATTERI ............................................................ 50

TOSSINE BATTERICHE .......................................................................................................................... 55

MICRORGANISMI E PATOLOGIE DI NOSTRO INTERESSE ............................................................. 58

RESISTENZA AGLI ANTIBIOTICI ..................................................................................................... 60

TRASFORMAZIONE, TRASDUZIONE E CONIUGAZIONE ............................................................... 63

→ VIROLOGIA ........................................................................................................................................ 68

→ IMMUNOLOGIA ................................................................................................................................ 88

1

scienza che studia gli organismi non visibili ad occhio nudo. Grazie all’invenzione del

MICROBIOLOGIA:

microscopio nel 1700 è stato possibile quindi venire a conoscenza di un mondo di cui si ignorava l’esistenza.

Se lasciamo un pezzo di carne all’esterno avverrà un processo di alterazione portato avanti dai microrganismi.

Esseri viventi, invisibili ad occhio nudo, che esistono come singole cellule o aggregati cellulari.

MICRORGANISMI:

Una singola cellula microbica è capace di realizzare i suoi processi vitali di crescita, produzione di energia e

riproduzione indipendentemente da altre cellule.

microrganismi innocui che vivono in simbiosi con i loro ospiti (talvolta si può verificare

FLORA MICROBICA:

l’endosimbiosi, ovvero una simbiosi intracellulare)

Esistono diverse categorie di microrganismi. La tassonomia è la disciplina che si occupa

della classificazione gerarchica di elementi viventi o inanimati.

- Una specie è una categoria di classificazione degli organismi che comprende

individui in grado di accoppiarsi tra loro e di generare prole feconda.

- Nella nomenclatura binomiale (Linneo) ogni creatura vivente viene contraddistinta

da due termini: il genere, con iniziale maiuscola, e la specie, con iniziale minuscola.

Homo sapiens

Es. Esistono cinque caratteristiche che, prese tutte insieme,

CARATTERISTICHE DEI VIVENTI RISPETTO AI NON VIVENTI.

distinguono un organismo vivente da un oggetto inanimato:

1. Riproduzione

2. Crescita e lo sviluppo

3. Adattamento all’ambiente

4. Risposta agli stimoli

5. Trasformazione dell’energia, usata per nutrimento e riproduzione

pluricellulari con forte differenziazione delle cellule e dei tessuti

PIANTE E ANIMALI:

pluricellulari, unicellulari o cenocitici;

PROTISTI:

Pluricellulari sono a bassa o nulla differenziazione delle cellule e dei tessuti

• Cenocitico = organismo in cui, entro un’unica parete cellulare, sono presenti più nuclei che derivano o

• dalla divisione di un nucleo iniziale o dalla fusione di più cellule (➔ sincizio)

Gli organismi non visibili ad occhio nudo, prima del microscopio, venivano chiamati protisti e comprendono:

Alghe;

• Protozoi;

• Funghi;

• Batteri.

•

Le cellule vengono suddivise in due grandi categorie:

Cellule PROCARIOTE

• Cellule EUCARIOTE

•

(Dopo microscopio) Tutti gli organismi si dividono in tre

grandi domini:

1. Archei PROCARIOTI UNICELLULARI

2. Batteri

3. Eucarioti: sia UNICELLULARI che

PLURICELLULARI, comprendono 4 regni:

a. Protisti: alghe, funghi (simili) e protozoi

b. Funghi

c. Piante

d. Animali 2

DIFFERENZE TRA EUCARIOTI E PROCARIOTI

Caratteristiche cellulari Eucarioti Procarioti

Dimensione di una cellula 2-25 μm 0.3-2 μm

Regione nucleare

Membrana nucleare Si No

Nucleolo Si No

Numero cromosomi >1 1

Presenza di istoni Si No

Divisione nucleare per mitosi SI No

Strutture citoplasmatiche

Flussi citoplasm. e movimenti ameboidi Si No

Mitocondri Si No

Reticolo endoplasmatico Si No

Apparato di Golgi Si No

Lisosomi, vacuoli, cloroplasti Si No

Ribosomi 80S 70S

Mesosomi No Si

Strutture di superficie

Membrana citoplasmatica Si Si

Steroli nella membrana Si No (raramente si)

Peptidoglicano nella parete cellulare No Si

Flagelli se presenti Con microtubuli Composti di flagellina

Dimensioni di una cellula :

- Eucarioti: 2-25 μm

- Procarioti: 0.3-2 μm

Regione nucleare

Nucleo: Procarioti non hanno un nucleo vero e proprio, non

• presentano membrana nucleare e nucleolo

Eucarioti presentano nucleo, membrana nucleare e

• nucleolo

Numero cromosomi:

Procarioti hanno un solo cromosoma

• Eucarioti hanno un numero >1. Cellule somatiche che

• costituiscono il nostro corpo hanno 23 paia di cromosomi,

gameti sono aploidi (uno per paio) e cellule sono diploide (un paio).

Istoni: solo eucarioti

Molecole proteiche strettamente associate al DNA e coinvolte nella

• determinazione della struttura della cromatina e nella regolazione

dell’espressione genica.

Cromatina = complesso di proteine e acidi nucleici in cui è

• organizzato il genoma cellulare. Gli istoni sono proteine che si

legano al DNA e consentono di farlo avvolgere attorno ad esse e

ripiegarlo su sé stesso formando una struttura molto compatta

3

Divisione nucleare per mitosi:

Eucarioti: sia mitosi (cellule somatiche) che meiosi (cellule

• germinali)

Procarioti: non hanno nucleo e usano fissione binaria

• (riproduzione asessuata)

La mitosi e la fissione binaria sono processi che portano alla

• formazione di due cellule figlie attraverso la divisione di una

cellula madre, mentre la meiosi ha come prodotto finale quattro

cellule figlie a partire sempre da una singola progenitrice

Strutture citoplasmatiche

Movimento ameboide: solo procarioti

Movimento ameboide è tipico di amebe e macrofagi. Tale movimento è dovuto alla creazione di uno

• pseudopodo (falso piede) che si forma grazie a un flusso citoplasmatico che si estende nella direzione del

movimento

Mitocondri: solo eucarioti

I mitocondri sono delimitati da due membrane, una

• interna e una esterna, e sono dotati di un DNA proprio, il

DNA mitocondriale. Una delle funzioni più importanti dei

mitocondri è quella di produrre energia.

Mitocondri erano organismi procarioti che, penetrando

• nel citoplasma di cellule più grandi, hanno instaurato

una relazione endosimbiotica perdendo, nel corso di

milioni di anni, la capacità di essere autonomi.

Reticolo endoplasmatico: solo eucarioti

Il reticolo endoplasmatico può essere di due tipi: liscio o

• rugoso. Esso è formato da un insieme di tubuli e cisterne

che si estendono dal nucleo cellulare verso il citoplasma

ed è coinvolto in numerose funzioni cellulari, tra cui la

produzione e il controllo qualità delle proteine, la formazione di glicoproteine, la biosintesi dei lipidi e delle

membrane biologiche, la detossificazione delle sostanze dannose per la cellula

Apparato di Golgi: solo eucarioti

Formato da una serie di cisterne appiattite impilate l'una sull'altra. Al suo interno si svolgono la

• maturazione e lo smistamento delle biomolecole necessarie alle funzioni cellulari, tra cui le proteine

neosintetizzate, i lipidi di membrana, le vescicole secretorie e lisosomiali

Lisosomi: presenti in numerose copie solo negli eucarioti

Rappresentano il sistema digerente della cellula in quanto sono formati da vescicole che contengono

• enzimi litici in grado di degradare componenti organici e diverse sostanze di natura endogena ed

esogena

Vacuoli: solo eucarioti

Vescicole contenenti acqua ed altre sostanze importati per la cellula. I vacuoli sono degli organuli cellulari

• caratteristici delle cellule vegetali, ma presenti anche in funghi e protozoi.

La funzione principale del vacuolo è quella di regolare la pressione di turgore, cioè la pressione esercitata

• dai liquidi interni contro la parete cellulare

Cloroplasti: solo eucarioti 4

Tipo di organulo presente nelle cellule delle piante e nelle alghe eucariotiche. All'interno di questi organuli

• si svolge il processo della fotosintesi clorofilliana: l'energia luminosa viene catturata dai pigmenti di

clorofilla (e non solo) e viene convertita in energia chimica (ATP e NADPH)

Ribosomi: ENTRAMBI

Complessi macromolecolari, immersi nel citoplasma o

• ancorati al reticolo endoplasmatico ruvido o contenuti in

altri organuli (mitocondri e cloroplasti), responsabili

della sintesi proteica. La loro funzione è quella di leggere

le informazioni contenute nella catena di RNA

messaggero (m-RNA)

Ultracentrifuga: utilizzata per separare piccole particelle

• le une dalle altre, è una centrifuga in grado di ruotare a

velocità molto elevate. A parità di parametri, una

particella più pesante andrà a depositarsi sul fondo

della provetta posta all’interno di questo dispositivo

prima di una particella più leggera. Particelle di

dimensioni diverse hanno tempi di sedimentazione

diversi. Il coefficiente di sedimentazione misura il rapporto tra la velocità di sedimentazione di un corpo

ideale (sfera) e quella del corpo in esame, a parità di condizioni di riferimento. Lo Svedberg (simbolo S) è

un'unità di misura del coefficiente di sedimentazione.

Mesosomi: solo procarioti

Invaginazione della membrana citoplasmatica di notevoli dimensioni e di forma irregolare presente nei

• procarioti,

Strutture di superficie

Membrana cellulare: ENTRAMBI

Sottile rivestimento, con spessore di 5-10

• nm (50-100 Å), che delimita la cellula in

tutti gli organismi viventi, la separa

dall'ambiente esterno, ne regola gli

scambi di elementi e sostanze chimiche.

Nelle cellule eucariote delimita anche gli

organelli interni alla cellula

Steroli nella membrana: eucarioti sempre,

procarioti raramente

Classe di composti chimici derivati dallo

• sterolo, composto policiclico formato da

quattro anelli condensati (es. colesterolo)

Peptidoglicano nella parete cellulare: solo

procarioti

Flagelli: eucariotici sono composti da microtubuli e procariotici da flagellina

Differenze tra parete cellulare e membrana cellulare:

Parete cellulare Membrana cellulare

Presenza/assenza Presente in cellule vegetali e di alcuni Presente in tutti i tipi di cellule

procarioti. Assente nelle cellule animali.

Caratteristiche Rigida e spessa (importante!) Flessibile e sottile

Permeabilità Permeabile Selettivamente permeabile

Costituenti Cellulosa (polisaccaride, polimero costituito Fosfolipidi e proteine

da un gran numero di molecole di glucosio

unite tra loro attraverso legami glicosidici)

(quella vegetale) 5

Un parassita è un organismo che vive parzialmente o totalmente a spese di un altro individuo detto ospite

Parassita endocellulare obbligato non è in grado di prodursi energia autonomamente, per questo deve

• parassitare altre cellule, ha bisogno di un organismo ospite per completare la propria biologia

Processo difensivo dell’ospite verso il parassita si compone di più fasi essenziali:

1. Riconoscimento del problema; senza la percezione del problema ovviamente non parte l’azione difensiva

2. Reazione difensiva che tende all’eliminazione del parassita; la cellula si difende con mezzi chimici ma oltre

a colpire il parassita la cellula ospite potrebbe colpire anche sé stessa, questo tipo di azione difensiva

non può avvenire nel citoplasma, per questo motivo batteri endocellulari obbligati si insediano nel

→

citoplasma, luogo dove la cellula non può difendersi entrano in equilibrio patogenetico con l’ospite

→

Chlamydiae Rickettsiae

e le sono parassiti intracellulari obbligati (entrano dentro cellula per prendere energia)

Chlamydia è un genere di batteri gram-negativi. Sono agenti eziologici di infezioni respiratorie negli

• animali che possono passare agli umani per zoonosi.

Rickettsia è un genere di microrganismi Gram-negativi, non sporigeni. Trasmettono, attraverso le zecche,

• pulci e pidocchi, malattie come la febbre delle Montagne Rocciose, tifo epidemico, tifo murino, tifo da

zecca africana

Chlamydiae Rickettsiae

e sono più piccole dei normali batteri, sono grandi 0.2-0.5 μm

MISURE IN MICROSCOPIA

Millimetro: mm

10^-3m

•

Micrometro: μm

10^-6m

• 10^-3 mm;

• 1/1000mm

BATTERI

→

Nanometro: nm

10^-9m

• 10^-6mm

• 10^-3 μm;

• 1/1000μm

VIRUS

→

Angstrom: A

10^-1nm; 1/10nm

• 6

BATTERI: 0.3-2 μm

VIRUS: 15-200nm

Potere di risoluzione: la più piccola distanza alla quale si possono avvicinare due punti perché diano ancora

immagini distinte

Occhio umano = 0.1mm

• Microscopio ottico = 0.2mm ed ingrandisce al massimo 1000 volte. Un occhio umano può vedere al

• microscopio ottico solo i virus più grandi (0.2 x 1000 = 200nm) e li vedrà grandi 0.2mm

MICROSCOPIA

Microscopio a fluorescenza: viene utilizzata la luce ultravioletta (UV) su campioni fluorescenti (fluorocromi), questi

assorbono la luce ad una determinata lunghezza d’onda ed emettono luce con una lunghezza d’onda più lunga

che rientra nello spettro visibile si possono individuare virus e protozoi rendendo fluorescenti gli anticorpi

→

Il test di immunofluorescenza indiretta permette, grazie all’utilizzo di questo microscopio, di ottenere valori

• per definire il quadro patogenetico della leishmaniosi

Microscopio elettronico: Utilizza un fascio di elettroni al posto della luce ed ha un potere di risoluzione di 1nm →

è possibile osservare i virus. Il massimo ingrandimento di un microscopio elettronico è di 1.000.000x. Può essere

utilizzato in termini diagnostici.

Microscopio elettronico a trasmissione (TEM)

Le cellule vengono fissate, disidratate e incluse in materiale

plastico, mediante ultramicrotomi si eseguono sezioni ultrasottili

che vengono trattate con sali di diversi metalli pesanti. Utilizzato

per diagnostica.

1. Colorazione positiva = strutture cellulari

2. Colorazione negativa = spazi opachi, tutto ciò che non si

colora è qualcosa che c’è.

Microscopio elettronico a scansione (SEM): 3.000.000x

Il campione viene ricoperto da uno strato sottilissimo di metallo pesante (di solito oro) e la superficie viene

irradiata con un fascio sottilissimo di elettroni. Questo provoca l’emissione di elettroni secondari a bassa energia

che sono raccolti e messi a fuoco per dare un’immagine tridimensionale. Utilizzato per studio e ricerca.

7

PRELIEVI EMATICI PER INDAGINI DIAGNOSTICHE

Globuli rossi sono cellule anucleate per cui non presentano un proprio specifico metabolismo (no moltiplicazione

e no sintesi proteica) non può avvenire moltiplicazione virale.

→

Il sangue è un tessuto connettivo liquido con la funzione specifica di apportare ossigeno e sostanze nutritive ai

tessuti dell'organismo. È formato da due fasi: (1) parte corpuscolata = GR, GB, piastrine e (2) parte liquida = plasma

Leucociti sono: granulociti (neutrofili, eosinofili, basofili) e agranulociti (mastociti e linfociti)

Quando il sangue fuoriesce dai vasi sanguigni avviene la coagulazione ovvero la formazione di un coagulo che è

costituito da: (1) coagulo costituito principalmente da piastrine, globuli rossi e fibrina e (2) siero = componente

liquida del