In questa lezione: I CONTRIBUTI DELLA MICROBIOLOGIA (+ o - in ordine di comparsa) -CAPIRE IL FENOMENO DELLA VITA

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1 In questa lezione: Esaminiamo brevemente - come è iniziato lo studio dei microrganismi - le conseguenze teoriche e pratiche più rilevanti che ne sono derivate Presento i gruppi fondamentali degli organismi di cui si occupa la microbiologia: - organismi unicellulari (o microrganismi) - procarioti - batteri - archei I CONTRIBUTI DELLA MICROBIOLOGIA (+ o - in ordine di comparsa) -CAPIRE IL FENOMENO DELLA VITA - USARE I MICRORGANISMI A PROPRIO VANTAGGIO - DIFENDERSI DAI MICRORGANISMI DANNOSI - CAPIRE I RAPPORTI TRA ORGANISMI E TRA MONDO VIVENTE E NON VIVENTE -. 1

2 Le epidemie hanno marcato in maniera indelebile la storia e la cultura umana Il medico della peste Sec. XIV-XVI La peste in tempi più recenti LA MICROBIOLOGIA CONSAPEVOLE NASCE DOPO L INVENZIONE DEL MICROSCOPIO OTTICO Antony van Leeuwenhoek ( ) Il caso della clinica della morte : la febbre puerperale nella Vienna dell 800 Il reparto di ostetricia della clinica universitaria di Vienna ha un alto tasso di mortalità tra le puerpere (a tratti >30%) Molto più alta che non i casi riscontrati nei parti in presenza di levatrici Semmelweiss arriva a mettere in relazione l alta % di morti con la mancanza di disinfezione delle mani dei medici. In GB, Lister impone la sterilizzazione con soluzioni clorurate per i medici come routine 2

3 Il concetto di igiene: un punto cruciale per lo sviluppo della microbiologia moderna Semmelweiss a Vienna e Lister in GB arrivano in maniera indipendente alle medesime conclusioni: il mantenimento di alti standard di igiene è una condizione necessaria per i pazienti in un contesto ospedaliero Il contrasto tra chi asserisce che i batteri sono la causa delle malattie e delle fermentazioni e chi pensa che ne siano l effetto raggiunge il suo culmine alla fine dell

4 LA TEORIA DELLA GENERAZIONE SPONTANEA DELLE FORME VIVENTI VIENE SMANTELLATA LAZZARO SPALLANZANI ( ) LA TEORIA DELLA GENERAZIONE SPONTANEA DELLE FORME VIVENTI VIENE SMANTELLATA LOUIS PASTEUR ( ) 4

5 Robert Koch ( ) Premio Nobel per la Medicina (1905) Bacillus anthracis Un microrganismo, il Bacillus anthracis, è l agente eziologico del carbonchio 5

6 I POSTULATI DI KOCH (1881) 1. L agente causale deve essere presente in tutti i casi della malattia di cui è ritenuto responsabile, e deve essere assente negli individui sani. 2. L agente causale deve essere isolato dall individuo affetto e, posto in coltura, deve dare origine a una popolazione cellulare omogenea. 3. L inoculo di una coltura pura dell agente causale in individui sani deve dar luogo alla comparsa della malattia di cui è ritenuto responsabile. 4. L agente causale può essere reisolato dall organismo infettato sperimentalmente. Schema generale dei postulati di Koch I postulati di Koch sono però da integrare con altre osservazioni Pasteur and Roux Scoprono che la prolungata incubazione di colture di microrganismi patogeni al di fuori dell ospite ne induce la perdita della capacità di causare la malattia Concetto di attenuazione della virulenza Pasteur e collaboratori iniziano a sperimentare vaccini con microrganismi attenuati. 6

7 Critica dei postulati di Koch L agente eziologico della malattia può essere NON coltivabile Predisposizione genetica: es. fibrosi cistica L Helicobacter pylori è un esempio di batterio che non soddisfa i postulati di Koch Premio Nobel assegnato a Berry Marshall e a J. Robin Warren nel 2005 Quindi... I postulati di Koch hanno valore storico e segnano l inizio dell utilizzo del metodo scientifico nel campo della microbiologia Restano validi esclusivamente per agenti patogeni di elevata virulenza (molti virus, batteri come Yersinia pestis, Bacillus anthracis, Salmonella typhi, Neisseria meningitidis, etc.) I patogeni che non soddisfano i postulati di Koch (es. Helicobacter pylori, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus) sono spesso patogeni cosiddetti opportunisti 7

8 L ERA MOLECOLARE George Beadle e Edward Tatum: genetica del fungo Neurospora crassa. Teoria: un gene-un enzima Salvador Luria Max Delbruck: mutanti batterici. Genetica e darwinismo entrano nel mondo dei batteri Oswald Avery, Colin MacLeod, e Maclyn McCarty: un batterio viene trasformato con DNA puro. Nasce la Biologia Molecolare Stanley Cohen e Herbert Boyer: viene costruita in vitro una molecola di DNA che capace di funzionare se reintrodotta in un battterio. Nasce l ingegneria genetica. Membri dell universo microbico Cellule procariote: mancanza di un nucleo ben delimitato all interno della cellula Cellule eucariote: presenza di un compartimento nucleare ben definito, maggiore complessità di organizzazione; generalmente più grandi delle cellule procariote Classificazione tassonomica all interno del mondo microbico Inizialmente morfologica: forma e grandezza delle cellule, pigmentazione (es. Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Bifidobacterium bifidum, B. longum) Ecologica : Kluyveromyces lactis, Lactobacillus brevis, Ferrobacterium acidophilum Caratteristiche biochimiche: Deinococcus radiodurans, Acetobacterium Dallo scopritore: Escherichia coli (Escher) 8

9 Classificazione basata su 16S RNA Caratteristiche degli RNA ribosomiali : essenzialità Conservazione Relazione struttura/funzione Alternanza di regioni conservate e regioni variabili Confronto di sequenze da batteri diversi Albero filogenetico basato su conservazione del 16S RNA La classificazione tassonomica molecolare basata su RNA ribosomale Bacteria Procarioti Archaea Eucarya 9