METABOLISMO BATTERICO

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1 METABOLISMO BATTERICO

2 METABOLISMO! Catabolismo: produzione di E! Anabolismo: consumo di E

3 rispetto alle cellule eucariote..

4 Classificazione in base a: Patogeni per l uomo " fonte di carbonio " fonte di energia

5 catabolismo anabolismo

6 Costo energetico delle biosintesi " ATP ATP ADP + P " NAD(P)H da reazioni redox del catabolismo

7 Chemiorganotrofi " L energia deriva da reazioni di ossido-riduzione " 2 meccanismi principali per la produzione di ATP: FERMENTAZIONE: l ossidazione del substrato (es glucosio) è accoppiata con la riduzione di un composto da esso derivato (es. ac. piruvico) Fosforilazione a livello di substrato RESPIRAZIONE: l ossidazione del substrato (es glucosio) è accoppiata con la riduzione di un accettore di elettroni esterno (O 2, ma anche CO 3 2-, NO 3-, SO 4 2- ) Fosforilazione ossidativa

8 Esempi di fermentazione " lattica Lattato DH " alcolica Piruvato decarbossilasi Alcol DH

9 respirazione Ossidazione # per gradi elettroni trasportati lungo una catena di molecole (prevalentemente proteine) inserite nella membrana citoplasmatica queste proteine conservano parte dell energia rilasciata trasportando H + all esterno della cellula La membrana viene energizzata # FORZA PROTON-MOTRICE

10 Forza proton-motrice utilizzata per : " Funzionamento ATP sintetasi ATPsintetasi " Direttamente, per molti processi: es. trasporto e motilità

11 Meccanismo di sintesi dell ATP fermentazione ossidazione $ completa ossidazione del substrato $ produce più energia

12 Bilancio energetico respirazione fermentazione

13 Esempi di fermentazioni microbiche

14 CRESCITA BATTERICA Per crescere, i batteri necessitano di sostanze indispensabili per il loro " Fonte di Carbonio " Fonte di Azoto (anche inorganico) " Ioni inorganici " Acqua metabolismo

15 Condizioni che influenzano la crescita temperatura $ psicrofili < 37 C $ mesofili 37 C $ termofili > 37 C

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17 Condizioni che influenzano la crescita Rapporti con O 2 e CO 2 $ aerobi $ anaerobi $ microaerofili $ aer/anaer facoltativi

18 Derivati tossici dell O 2 ed enzimi detossificanti BATTERI ANAEROBI # spesso non hanno enzimi che detossificano i prodotti del metabolismo aerobio

19 Condizioni che influenzano la crescita temperatura presenza/assenza O 2 e CO 2 ph concentrazione di sali $ mesofili 37 C $ termofili > 37 C $ psicrofili < 37 C $ aerobi $ anaerobi $ microaerofili $ aer/anaer facoltativi $ acidofili $ basofili $ alofili $ alotolleranti

20 Disponibilità d acqua I processi enzimatici avvengono in soluzione acquosa # la cellula ha bisogno d acqua per svolgere tutte le sue attività Normalmente l acqua passa (per diffusione o tramite acquaporine) dal mezzo esterno (a minore conc) verso il citoplasma # l aggiunta di molto sale o zucchero nel terreno inibisce la crescita (es.: metodi di conservazione dei cibi)

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22 E possibile coltivare i batteri in opportuni terreni di coltura substrati che contengono tutte le sostanze indispensabili per la vita e la moltiplicazione dei batteri " Fonte di Carbonio " Fonte di Azoto (anche inorganico) " Ioni inorganici " Acqua " Fattori di crescita

23 Fattori di crescita: metaboliti essenziali che un batterio non riesce a sintetizzare in proprio $ Enterococcus faecalis: Acido folico $ Proteus vulgaris: Acido nicotinico (Vit. PP) $ Neisseria gonorrhoeae: Vitamina B1 Vengono forniti come sostanze specifiche o come aggiunte del tipo: sangue, siero, estratto di lievito o di carne

24 Terreno Liquido AGAR Terreno Solido Brodo normale: soluzione di peptoni (prodotti della digestione enzimatica della carne) sali a ph 7,2

25 AGAR (agar-agar) è un polisaccaride che si ricava dalle alghe rosse non viene metabolizzato dalla maggior parte dei batteri serve come gelificante nei terreni solidi fonde alla t di ebollizione solidifica a circa 40 C trattiene l umidità

26 IN TERRENO SOLIDO la moltiplicazione batterica rimane localizzata, dando luogo a raggruppamenti di cellule che prendono il nome di COLONIE (1 colonia #circa cell. batteriche) COLONIA: prodotto della moltiplicazione di una singola cellula # è una popolazione CLONALE

27 Morfologia delle colonie " Diametro " Bordo " Rilievo " Colore " Trasparenza " Azione sul terreno

28 Produzione di pigmento batteri cromogeni

29 $ Terreni base $ Terreni ricchi (es.: agar sangue, agar cioccolato) $ Terreni selettivi $ Terreni differenziali $ Terreni di arricchimento

30 Terreni selettivi Contengono sostanze che: $ inibiscono certe specie batteriche $ consentono la crescita di altre Terreni differenziali la crescita delle varie specie batteriche assume aspetti diversi (es: fermentazione di zuccheri)

31 Terreni di Arricchimento Terreno liquido in grado di: $ favorire la crescita di qualche specie batterica $ non consentire la crescita di altre Brodo-selenite: Salmonelle Acqua peptonata ph 9: Vibrioni

32 Col$vazione in anaerobiosi

33 # anse metalliche Per seminare i batteri # anse sterili di plastica da sterilizzare ogni volta disposable (usa e getta) # anse a elle

34 Coltura su terreno solido ottenere colonie isolate

35 Coltura su terreno solido " Ottenere colonie isolate a partire da un prelievo misto isolamento " Distribuzione omogenea delle UFC* su tutta la superficie della piastra patina confluenti * UFC: Unità Formanti Colonia colonie isolate

36 Distribuzione omogenea delle UFC* sulla piastra Semina con ansa sterile Semina con agar molle 2-3 ml di agar 0,3% contenenti la sospensione batterica vengono versati sulla superficie della piastra

37 Semina con tamponi sterili

38 Misura della crescita batterica Metodi fisici Peso secco Volume " Metodi Turbidimetrici Contatori elettronici Tubi di opacità Conteggio diretto Metodi Chimici Metodi Biologici Concentrazione proteica Concentrazione DNA Incorporazione " Determinazione UFC/ml Most probable number

39 Distribuzione omogenea delle UFC sulla piastra Determinazione UFC/ml

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43 MOLTIPLICAZIONE CELLULARE Se tempo medio di duplicazione cellulare = 30 min

44 CURVE DI CRESCITA in recipiente chiuso

45 In tarda fase logaritmica/inizio fase stazionaria il metabolismo si modifica: Produzione di spore (sopravvivenza) Produzione di batteriocine (competizione) Sviluppo della competenza (diversificazione)

46 COLTURE CONTINUE % il chemostato

47 Conservazione dei batteri & Infissione in terreno semisolido terreno diluito + agar 0.4%

48 Conservazione dei batteri & Infissione in terreno semisolido terreno diluito + agar 0.4% breve termine & Crioconservazione brodocoltura ON + crioconservanti -20 C -80 C N 2 liquido tra -150 e -190 C medio termine lungo termine & Liofilizzazione lunghissimo termine

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