CLASSIFICAZIONE DEI DEI BATTERI IN IN BASE BASE A CRITERI METABOLICI E BIOCHIMICI

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Geronimo Olivieri
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1 CLASSIFICAZIONE DEI DEI BATTERI IN IN BASE BASE A CRITERI METABOLICI E BIOCHIMICI Permette di identificare una specie batterica o varianti all interno di essa (BIOTIPI) tramite l analisi del profilo biochimico. Alcuni esempi: Necessità o meno dell ossigeno per la crescita (aerobi/anaerobi) Utilizzazione di alcuni zuccheri come unica fonte di carbonio Produzione di certi substrati Utilizzazione del citrato Produzione di certi enzimi Decarbossilazione di alcuni aminoacidi e molti altri... Esistono kit commerciali che permettono di eseguire, contemporaneamente sullo stesso isolato clinico, 20 o più test biochimici miniaturizzati. Dopo incubazione i risultati + o - sono confrontati con un database utilizzando un programma computerizzato.

2 CLASSIFICAZIONE DEI DEI BATTERI IN IN BASE BASE A CARATTERI SIEROLOGICI Permette di identificare una specie batterica o varianti all interno di essa (SIEROTIPI/SIEROGRUPPI) tramite la rilevazione delle caratteristiche antigeniche (presenza di molecole di superficie riconosciute da anticorpi specifici prodotti sistema immunitario di animali o dell uomo) Specie A Specie B Specie A1 Specie A2 Specie A3

3 CLASSIFICAZIONE DEI DEI BATTERI IN IN BASE BASE AD AD ALTRE CARATTERISTICHE: ALTRE CARATTERISTICHE FENOTIPICHE analisi della sensibilità agli antibiotici (es. sensibilità di Streptococcus pyogenes alla bacitracina) analisi della sensibilità alle batteriocine tipizzazione fagica CARATTERI GENETICI: metodo più accurato di classificazione percentuale di guanina+citosina ibridazione del DNA analisi dei plasmidi ribotipizzazione analisi di frammenti di DNA cromosomico analisi della sequenza nucleotidica

5 STRUTTURA GENERALIZZATA DI UNA CELLULA BATTERICA

6 STRUTTURA GENERALIZZATA DI UNA CELLULA BATTERICA Tabella 5.2. Strutture e funzioni fondamentali della cellula batterica Strutture indispensabili Composizione macromolecolare Funzione citoplasma varia, soprattutto proteine metabolismo generale e sintesi proteica sostanza nucleare acidi nucleici genetica (conservazione, replicazione e trascrizione dell'informazione genetica) membrana citoplasmatica proteine e lipidi permeabilità selettiva, secrezione, funzioni (mesosoma) vicarianti (respiratoria, biosintetica, etc.) Strutture ectocellulari parete cellulare varia, soprattutto protezione generale, in particolare polisaccaridi complessi osmotica, morfogenesi immunogenesi e rapporto ospite-parassita ancoraggio per strutture accessorie (flagelli, etc.) capsula polisaccaridi aderenza (talvolta polipeptidi) rapporto ospite-parassita (fagocitosi, etc.) Strutture accessorie flagelli proteine movimento pili o fimbrie proteine aderenza, trasferimenti genetici, agglutinazione, recettori specializzati spore complessa (una cellula dormiente) sopravvivenza a condizioni avverse alla vita vegetativa

7 CITOPLASMA DNA RIBOSOMI

8 IL CITOPLASMA BATTERICO Massa semifluida racchiusa dalla membrana citoplasmatica - È costituito da una soluzione acquosa in cui sono presenti tutti gli elementi che assicurano il metabolismo cellulare: proteine metaboliti intermedi enzimi RIBOSOMI (fino a in E. coli) 2 subunità (30S+50S=70S) costituiti da RNA (65%) e proteine (35%) si associano in catene chiamate POLISOMI - Assenza di mitocondri, apparato del Golgi, reticolo endoplasmatico, lisosomi ecc.

9 INCLUSIONI CITOPLASMATICHE Il citoplasma può contenere dei granuli di materiali di riserva quali: glicogeno amido acido poli-b-idrossibutirrico fosfati inorganici (granuli metacromatici di volutina) Il numero di granuli può variare grandemente in relazione alle condizioni di nutrizione. L'accumulo di sostanze di riserva sottoforma di granuli cioè in una forma altamente concentrata offre il vantaggio di influire meno sull'osmolarità del citoplasma già altamente ipertonico.

10 IL MATERIALE GENETICO BATTERICO Non è racchiuso da una membrana nucleare come nelle cellule eucariotiche, ma è libero nel citoplasma; E COSTITUITO DA UN UNICO CROMOSOMA = molecola di DNA circolare a dopppio filamento; notevoli dimensioni (c.a.1 mm)----> strettamente avvoltolato a formare un nucleoide da cui sono esclusi i componenti citoplasmatici; associato a poliammine e a proteine basiche simil-istoniche

11 PRESENZA DI UNO O PIU' PLASMIDI: piccole molecole di DNA circolare a doppio filamneto extracromosomiche. Non assolutamente necessari per la sopravvivenza della cellula, ma conferiscono vantaggi selettivi (es: resistenza agli antibiotici!!!) cromosoma plasmidi

12 Citoplasma MEMBRANA CITOPLASMATICA DNA Ribosomi

13 LA MEMBRANA CITOPLASMATICA BATTERICA Struttura chimica della fosfatidilserina, un lipide complesso formato da GLICEROLO legato a due ACIDI GRASSI contenenti da 10 a 18 atomi di carbonio mediante un legame ESTERE e ad una FOSFOSERINA NOTA: gli STEROLI, noti per il loro effetto stabilizzante sulle membrane in virtù della loro configurazione chimica planare non sono presenti nella membrana batterica, ad eccezione dei MICOPLASMI, batteri privi di parete che non sono in grado di sintetizzare gli steroli, ma se li procurano dall ambiente. Racchiude il citoplasma batterico; è morfologicamente simile a quella delle cellule eucariotiche. E strutturata secondo il MODELLO A MOSAICO FLUIDO E COMPOSTA DA: FOSFOLIPIDI, molecole amfipatiche che in ambiente acquoso si organizzano a formare un doppio strato (in E. coli sono stati identificati 7 tipi di fosfolipidi; uno dei più comuni è rappresentato dalla FOSFATIDILSERINA) PROTEINE, (PERIFERICHE: blandamente associate alla membrana; INTEGRALI: le più abbondanti -70%-, attraversano tutto lo strato idrofobico; circa 200 proteine nella membrana di E. coli) CARBOIDRATI in piccola quantità sotto forma di glicoproteine o glicolipidi

14 FUNZIONI DELLA MEMBRANA CITOPLASMATICA Barriera selettiva e trasporto di soluti dentro e fuori la cellula E' responsabile della ritenzione del contenuto intracellulare e del controllo dello scambio dei metaboliti. La disposizione del doppio strato lipidico, rende la membrana impermeabile agli ioni e alla maggior parte delle molecole polari (idrofiliche) ed anche a quelle non polari (idrofobiche) con un peso molecolare superiore ad un certo valore a meno che non esistano sistemi di TRASPORTO specifico. Funzioni biosintetiche Nella membrana sono localizzati gli enzimi che sintetizzano i precursori polisaccaridici della parete cellulare così come i trasportatori lipidici su cui vengono riunite le sottounità della parete cellulare. Trasporto degli elettroni e fosforilazione ossidativa nelle specie aerobie I citocromi e gli altri enzimi della catena respiratoria sono situati nella membrana citoplasmatica che risulta analoga funzionalmente alla alla membrana interna dei mitocondri delle cellule eucariotiche. Interviene nel processo di duplicazione del DNA Contiene gli enzimi che servono per la duplicazione del DNA

15 MESOSOMI Invaginazioni della membrana citoplasmatica di notevoli dimensioni, di forma irregolare, spesso circonvoluta, abbondanti e voluminosi soprattutto nei batteri Gram+. Svolgono molte delle funzioni della membrana citoplasmatica: Mesosomi settali: intervengono nella divisione cellulare e tengono legato il DNA facilitando la separazione dei 2 cromosomi e la produzione del setto trasverso. Mesosomi respiratori: contengono la maggior parte dei citocromi e degli enzimi respiratori. Mesosomi biosintetici: contengono enzimi che intervengono nella sintesi dei componenti della parete.

16 Principi di Microbiologia Medica Casa Editrice Ambrosiana 2008 Antonelli-Clementi- Pozzi-Rossolini

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