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Passivo

Trasporto  Quando concentrazioni di soluto sono separate da una

membrana semi-permeabilie, H O si sposta per creare

2

Osmosi soluzioni isotoniche (ad uguale concentrazione di soluto)

 Ipertonico: la concentrazione del soluto in una

soluzione è maggiore della soluzione adiacente

 Ipotonico: la concentrazione del soluto è inferiore a

quella di una soluzione adiacente

Passivo 

Trasporto Cellula in soluzioni ipertoniche: membrana raggrinzita

per fuoriuscita di H O dalla cellula

2

 Cellula in soluzioni ipotoniche: membrana tesa per

Osmosi l‟ingresso di H O nella cellula

2

 La parete cellulare dei microrganismi aiuta a preservare

l‟integrità cellulare

semplice

Attivo Il trasporto è mediato da proteine

trasportatrici (carrier) ed avviene contro

gradiente elettrochimico richiedendo,

Transporto

Trasporto quindi, utilizzo di energia (ATP)

Trasporto “uniport”:

 una sostanza in

una direzione

Trasporto “antiport”:

 due sostanze

+

(una generalmente H ) sono co-

trasportate in direzioni opposte

Trasporto “symport”:

a) due sostanze

sono co-trasportate nella stessa

direzione

 La molecola trasportata viene modificata chimicamente.

Esempio: sistema P-transferasico in E. coli (24 proteine)

 almeno 4 necessarie al trasporto di un carboidrato

(enzima I aspecifico, enzima II specifico)

 fosforilazione a cascata

gruppo utilizzo dell„energia derivante dal fosfoenol-piruvato

Attivo di

Traslocazione

Trasporto b)  sistema ABC (ATP-Binding Cassette), composto da tre

proteine: proteina periplasmatica, proteina integrale, ATP-asi

 proteina periplasmatica mobile nel periplasma e dotata di

-6

elevata affinità (fino a 10 M) per il substrato

 oltre 200 tipologie di sistemi ABC; specificità per composti

organici (aminoacidi, carboidrati) ed inorganici (solfati e fosfati)

 presente non soltanto nei Gram- ma anche nei batteri Gram+

(PBP ancorato alla membrana citoplasmatica)

Attivo energizzato da ATP

transporter

Trasporto ABC

c)  Il mesosoma è una invaginazione della membrana

Citoplasmatica citoplasmatica di notevoli dimensioni, di forma

irregolare, abbondanti e voluminosi soprattutto nei

batteri Gram+.

 Appaiono come strutture lamellari concentriche in

prossimità del nucleoìde, delle estremità cellulari o

della zona di formazione del setto

 Svolgono importanti funzioni:

 durante la divisione cellulare, danno attacco al DNA

facilitando la separazione dei due cromosomi e la

produzione del setto trasverso (mesosomi settali)

Membrana  contengono gran parte dei citocromi e degli enzimi

respiratori (mesosomi respiratori)

Mesosoma  contengono enzimi coinvolti nella sintesi dei

componenti di parete (mesosomi biosintetici)

Citoplasmatica

Membrana Mesosoma  Citoplasma

 Gel colloidale (80% acqua + 20% sali-proteine)

citoplasmatiche  H O quale solvente per componenti funzionali citoplasmatiche

2

 Proteine, zuccheri, lipidi, sali (Ca, Mg, fosfati, solfati, ecc.)

 DNA

 Bicatenario, circolare (lineare in Streptomyces, Borrelia)

 Aploide (organizzazione più efficiente della diploidia: cresce

più velocemente, le mutazioni permettono un adattamento più

veloce all‟ambiente)

 Rilevante lunghezza (1 mm): superavvolto (DNA-girasi)

attorno ad una proteina

Localizzato in un‟area chiamata “nucleoìde”

 Plasmidi:

 DNA circolare extra-cromosomico (piccole dimensioni)

 Singoli o presenti in più copie

 Non essenziali per la crescita ed il metabolismo batterico

Strutture  Codificano per fattori di virulenza (es. antibiotico-resistenza)

 Ribosomi

 60% RNA-ribosomale, 40% proteine

 Differiscono da quelli eucariotici per numero (10.000/cellula) e

dimensioni [subunità: grande (50S) + piccola (30S)]

 Assenza di organelli

 mitocondri, complesso di Golgi, reticolo endoplasmico

Inclusioni e granuli

 Corpi intracellulari con funzione di “riserva”

citoplasmatiche  La cellula batterica può infatti utilizzarli nei casi di

carenza od assenza di fonti energetiche ambientali

 Variabili in dimensioni, numero e contenuto

 Tipologie:

 glicogeno

 poli-β-idrossibutirrato (Bacteria, Archaea)

 vescicole gassose per il galleggiamento (Cyanobacterium)

 granuli di zolfo e fosfato (granuli metacromatici;

Corynebacterium diphtheriae)

 magnetosomi (Fe O ; magnetotassi)

3 4

Strutture Cellula Procariotica

 La parete cellulare è presente in gran parte dei Procarioti, dove

3) circonda la membrana citoplasmatica. Essa è formata da strati

rigidi di peptidoglicano (mureina)

di  eccezioni: Archea (generalmente assente; alcune specie presentano

(1 uno pseudoglicano), Micobatteri (peptidoglicano a struttura

caratteristica), Micoplasmi (privi di parete)

 Il peptidoglicano è una struttura rigida, simile ad una rete formata

peptidoglicano da catene polisaccaridiche lineari, unite tra loro mediante legami

crociati di natura peptidica

cellulare del

Parete Struttura Componenti dell‟unità

 di ripetizione (glican tetrapeptide)

3) del peptidoglicano:

di  Catena polisaccaridica: disaccaridi ripetuti (in alternanza) di

(2 N-acetilglucosamina (NAG) e acido N-acetilmuramico (NAM),

β(1,4)

legati tra loro da legami glicosidici.

 Peptide: tetrapeptide di sintesi enzimatica, legato a NAM e

peptidoglicano formato da D- ed L-aminoacidi (uniti mediante legami

peptidici).

• sebbene la sequenza di aminoacidi nei tetrapeptidi sia

specie-specifica, essa contiene sempre in posizione 3 un

aminoacido bibasico: generalmente L-lisina (Gram +),

cellulare oppure acido meso-diaminopimelico (Gram-)

del

Parete Struttura  Nella struttura di base del peptidoglicano, le catene

3) individuali di peptidoglicano si trovano adiacenti e sono

di tenute insieme, a livello dei tetrapeptidi, mediante legami

(3 crociati peptidici:

 Legame crociato peptidico tra diamminoacido in

posizione 3 e D-alanina in posizione 4:

peptidoglicano  indiretto, mediante un ponte pentaglicinico (Gram+)

 diretto, mediante legame peptidico tra acido meso-

diaminopimelico e D-alanina (Gram-)

 Estrema variabilità nella

cellulare composizione dei legami

crociati tetrapeptidici: sono noti

oltre 100 tipi di peptidoglicano

del

Parete Struttura NUMERO DI LEGAMI CROCIATI

3) Oltre che a livello strutturale, la parete dei Gram+ differisce da

di quella dei Gram- anche per il numero dei legami crociati:

(3  nei Gram+: praticamente tutti i residui di NAM sono legati ad

 un tetrapeptide;

peptidoglicano  nei Gram-: i legami sono più scarsi e le maglie più larghe

cellulare del

Parete Struttura  il peptidoglicano conferisce rigidità alla cellula:

impedisce la lisi od il collasso della cellula, in risposta a variazioni

 della pressione osmotica (pressione interna: 5-20 atm !)

protegge la cellula dalle offese meccaniche

 è responsabile anche della forma dei batteri

 il peptidoglicano contribuisce alla patogenicità batterica:

protegge la cellula da sostanze tossiche (es. detergenti)

 ha attività pirogena

 può interferire con la fagocitosi

 è mitogeno (induce la mitosi dei linfociti)

cellulare TUTTAVIA, la parete cellulare:

 è sensibile al lisozima (lacrime, muco, saliva) che attacca lo

β(1-4)

scheletro glicanico a livello del legame glicosidico

 lisandosi (in presenza di penicillina, ad esempio), genera cellule

osmoticamente sensibili che non lisano soltanto in ambiente

isotonico:

protoplasto (Gram+), privi di residui di parete cellulare

 sferoplasto (Gram-), ossia un protoplasto dotato di frammenti di

Parete Funzioni parete cellulare

forme L: sferoplasto/protoplasto in grado di crescere; reversibili

 (allontanamento dell‟induttore) o irreversibili; responsabili della

cronicizzazione dell‟infezione (antibiotico-R, elusione sist. immune)

 è riconosciuta come target da alcuni antibiotici (β-lattamici)

può essere riconosciuta dal sistema immune dell’ospite

 (immunogenicità)

Formata da peptidoglicano multistratificato e ispessito

  150-500 Å; fino a 40 strati concentrici; 40-80% peso secco

τεικος=

Acidi teicoici

 (dal greco muro):

 polimeri di poliol- (glicerolo, ribitolo) fosfati solubili in H O

2

 responsabili della carica complessiva della superficie cellulare

 legati covalentemente al peptidoglicano

2+ 2+

 legano Ca e Mg , trasportandoli, in parte, nella cellula

 funzione di adesine (batteriofagi)

 immunogeni (principali antigeni di superficie: sierotipo)

cellulare Acidi lipoteicoici:

  acidi teicoici contenenti un acido grasso

ancorati (mediante l‟acido grasso) alla m. citoplasmatica

 secreti e rilasciati nel mezzo colturale; nell‟uomo possono

 svolgere attività endotossica

Gram-positivi  funzione di adesine

 immunogeni (determinanti sierotipo batterico)

:

Parete Carboidrati

  carboidrato C, criterio classificativo negli streptococchi

Proteine

 :

 proteina M (S. pyogenes : antifagocitaria, adesività a mucose)

 proteina A (S. aureus: lega Fc anticorpale inibendo

immuncomplesso e attivazione Complemento)

Parete cellulare

Gram-positivi

 Strutturalmente e chimicamente più complessa di quella dei

Gram+, la parete cellulare dei Gram- è formata da un sottile (20-

esterna 30 Å; 2-3 strati concentrici; 5% peso secco) strato di

peptidoglicano rivestito da una membrana esterna

membrana  Membrana esterna:

• Legata al peptidoglicano mediante lipoproteine, piccole

cellulare proteine con funzione di ancoraggio: la parte proteica, legata

al peptidoglicano, quella lipidica, inserita nel foglietto interno

della membrana esterna.

• A differenza delle classiche membrane biologiche, lo strato

esterno è composto da una molecola amfipatica: il

Gram-negativi: lipopolisaccaride (LPS)

• Attraversata da proteine adibite al trasporto (porine)

• Si oppone, maggiormente rispetto alla m. citoplasmatica, al

passaggio di molecole idrofobiche (es. sali biliari, per la

Parete presenza di catene laterali O, idrofiliche, del LPS) e di grosse

molecole idrofiliche (per il doppio strato fosfolipidico)

• Protegge la cellula da ambienti avversi (acidità gastrica)

2+ 2+

• Viene distrutta dai chelanti di Ca e Mg e da antibiotici

(polimixina B) dando vita allo sferoplasto, cellula sensibile a

minime variazioni osmotiche

• Le porine sono organizzate in omotrimeri a formare

canali (pori) che permettono il passaggio di sostanze

idrofiliche attraverso la membrana esterna:

– Porine aspecifiche (molecole PM < 600 Da)

• OmpF, OmpC: diffusione di ioni ed altre piccole molecole idrofile

• PhoE: indotta da “phosphate starvation”, consente il passaggio di

molecole idrofile cariche negativamente

– Porine specifiche (per molecole più grandi)

• Btu: vitamina B12

• LamB: indotta da maltosio ed altre maltodestrine nel mezzo

porine FhuA: uptake del ferro

cellulare • Ruolo nella antibiotico-resistenza:

– sostituzione di aminoacidi neutri con aminoacidi carichi che si

proiettano all‟interno del poro e perturbano la normale

diffusione degli antibiotici

Gram-negativi: – in presenza di antibiotico viene diminuita/eliminata

l‟espressione delle porine implicate nella sua diffusione

• Funzione recettoriale per:

– fagi, batteriocine, componenti del Complemento, anticorpi

Parete • Fattori di patogenicità batterica:

– promuovono l‟invasione delle cellule dell‟ospite, l‟adesione,

l‟attività citotossica

(LPS)  Il lipopolisaccaride (LPS) è il fattore di

virulenza che caratterizza l‟azione

patogena dei Gram-negativi.

E‟ formato da 3 parti:

lipopolisaccaride  LIPIDE A (gruppo-specifico):

glicosfosfolipide; frazione endotossica

ancorata alla membrana esterna tramite

acidi grassi, con i suoi gruppi P laterali

unisce LPS adiacenti; altamente

conservato nei Gram-

 CORE (specie-specifico): polisaccaride

ramificato (9-12 zuccheri, di cui i peculiari

cellulare ac. cheto-deossi-octonico ed un eptoso)

 ANTIGENE O (sierotipo): polisaccaride

lineare (50-100 unità ripetute, 4-7

zuccheri/unità); determina il sierotipo

(2.000 in Salmonella, 150 in E. coli)

Gram-negativi:

Parete LPS rappresenta una importante struttura di superficie nella

LPS interazione dell'agente patogeno con il suo ospite.

Infatti, esso può essere coinvolto:

 nell'adesione (colonizzazione);

del nella resistenza alla fagocitosi;

 è sede dei determinanti antigenici;

 se liberato in un ospite sensibile, dà luogo a numerosi effetti tossici

biologici (ENDOTOSSINA BATTERICA)

EFFETTI BIOLOGICI DELL'ENDOTOSSINA SEMPLIFICATI

1) Effetto pirogeno (capacità di indurre febbre anche a basse dosi)

cellulare 2) Attiva vari tipi cellulari:

effetti - macrofagi (aumento della fagocitosi e capacità battericida,

produzione di monochine attive su vari altri tipi cellulari e tessuti)

- linfociti B (proliferazione e differenziazione in plasmacellule)

Gram-negativi: - cellule endoteliali

- piastrine

- granulociti

3) Induce infiammazione

Parete 4) Induce vasodilatazione con conseguente ipotensione e shock

5) Attiva il Complemento

6) Stimola la coagulazione del sangue CID (coagulazione intravasale

disseminata)


PAGINE

49

PESO

4.30 MB

AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

Materiale didattico per il corso di Microbiologia e Microbiologia Clinica tenuto dal prof. Giovanni Di Bonaventura, all’interno del quale sono affrontati i seguenti argomenti: la cellula batterica; dimensioni della cellula; la membrana citoplasmatica; trasporto passivo e trasporto attivo; strutture citoplasmatiche; la parete cellulare.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (ordinamento U.E. - 6 anni)
SSD:
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di MICROBIOLOGIA E MICROBIOLOGIA CLINICA e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Gabriele D'Annunzio - Unich o del prof Di Bonaventura Giovanni.

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