Scarica Microbiologia generale e più Appunti in PDF di Microbiologia solo su Docsity! La cellula batterica La cellula batterica è una cellula procariota, di piccole dimensioni ( variano di pochi micron), la cui forma può essere sferica e cilindrica. I batteri di forma sferica o quasi sferica prendono il nome di cocchi. I batteri di forma cilindrica prendono il nome di bacilli. I batteri di forma cilindrica, se particolarmente corti sono detti cocco-bacilli, se presentano le estremità assottigliate sono detti bacilli fusiformi. I batteri incurvati sono detti vibrioni se cilindrici con una curvatura lungo l’asse maggiore, spirilli se a forma sinusoide con poche e larghe volute, e spirochete se con sinusoidi molto nume-rose e ravvicinate. I cocchi nel riprodursi possono formare colonie con particolari disposizioni nello spa- zio: diplococchi, a coppia; streptococchi, a catenella; stafilococchi, a grappolo; sarcine, otto cocchi a forma di cubo; tetradi, a gruppi di quattro cocchi. I bacilli invece nel riprodursi possono formare colonie che possono disporsi a coppia o a catena, e sono denominati rispettivamente diplobacilli e streptobacilli. I batteri sono costituiti dall’80 % ca di acqua, solvente in cui sono disciolte e disperse le varie componenti organiche ed inorganiche. Tra le molecole inorganiche vi sono il sodio, il potassio, il magnesio, il calcio, lo zinco, il ferro, il fosforo, lo zolfo; ma sono le macromolecole organiche, come proteine e zuccheri, a caratterizzare la cellula bat- terica al pari di tutte le altre cellule. Per poter osservare i batteri al microscopio è indispensabile servirsi di un microsco- pio ottico che permette di apprezzare la forma, le dimensioni e il tipo di aggruppa- mento di batteri colorati con diverse metodiche per aumentare il contrasto con il ma- teriale circostante. In batteriologia si distinguono colorazioni semplici, nelle quali si mette a contatto un solo colorante con il preparato contenente i batteri, per agevolare la rivelazione morfologica, e colorazioni differenziali che utilizzano più coloranti impiegati in tempi successivi ed in grado di evidenziare la differente tinteggiatura as- sunta dalle varie specie batteriche ed eventuali specifiche strutture intracellelulari. La più nota colorazione differenziale è quella di Gram, che ha permesso di suddividere i batteri in due diversi gruppi: Gram + ( appaiono al microscopio blu-violetto) e Gram – ( appaiono al microscopio di colore rosso). Il diverso comportamento dei batteri nella colorazione è riconducibile ad una diversa permeabilità degli involucri cellulari che è maggiore nei Gram – e minore nei Gram +. La Gram positività e la Gram nega-tività si accompagnano ad una differente architettura molecolare di varie strutture cel-lulari ed a varie differenze funzionali che si riflettono anche nel meccanismo dell’a-zione patogena. La colorazione dei Gram si esegue in questo modo: Su di un vetrino portaoggetti si dispone una goccia di acqua distillata; con un’ansa sterile si preleva una colonia e la si stempera nella goccia d’acqua; si fissa sulla fiam- ma. Ricoprire il preparato con il cristalvioletto e lasciare agire per un minuto, sciac- quare in acqua per eliminare l’eccesso di colorante. Ricoprire con il liquido di lugol e lasciare agire per un minuto. Decolorare con il differenziatore per un tempo variabile tra 30 e 60 secondi, fino a che il preparato non lascia più colore. Lavare con acqua, contrastare con la safranina o fuxina per 1 minuto, sciacquare nuovamente con acqua, sgocciolare il vetrino e lasciarlo asciugare all’aria. Osservare al microscopio con ob- biettivo ad immersione (100X). La principale differenza che c’è tra una cellula eucariote e quella procariote è la com- partimentalizzazione, ovvero quella serie di compartimenti intracellulari separati da membrane, di cui i procarioti ne sono sprovvisti. I batteri sono costituiti da una strut- tura cromosomica semplice immersa direttamente, senza frapposizione di una mem- brana nucleare, nel soma batterico delimitato all’esterno da una membrana plasmatica da cui si diparte una serie complessa di invaginazioni che formano il sistema di mesosomi; l’insieme è racchiuso da una parete cellulare, ovvero un contenitore rigido a sacculo sulla cui superficie esterna può essere presente spesso uno strato polisaccaridico detto capsula. Alcuni batteri possono essere corredati di La parete cellulare è costituita da un polimero di mureina, formato dalla ripetizione di due carboidrati azotati: N-acetilglucosamina e acido muramico, legati tra loro me- diante un legame B, 1-6. Al gruppo carbossilico del NAM è legato un tetrapeptide, i cui amminoacidi sono, nell’ordine, L-alanina, acido D-glutamico, L-lisina (nei Gram- acido mesadiaminopimelico) e D-alanina. Nel polimero peptidoglicano, il NAM di un’unità strutturale è legato al NAG di quella successiva mediante un legame B,1-4, portando alla formazione di lunghe marcomolecole lineari. I diversi polimeri lineari sono poi collegati trasversalmente tra di loro in corrispondenza del tetrapeptide, me- diante legami peptidici che si stabiliscono tra la D-alanina terminale di un tetra pep- tide e l’acido mesodiaminopimelico (L-lisina nei Gram+) in posizione 3 nel tetra- peptide adiacente. INVOLUCRO GRAM + Lo strato spesso dei Gram+ è formato da tre componenti : il peptidoglicano legato a grandi quantità di acidi tecoici, che hanno uno scheletro formato da polimeri di alcoli polivalenti, esterificati con acido fosforico, cui possono legarsi a loro volta numerosi monosaccaridi e/o amminoacidi diversi. La funzione degli acidi tecoici è oggi ancora incerta: alcuni acidi tecoici sono legati ad una porzione lipidica e sembrano servire ad ancorare la parete cellulare della membrana citoplasmatica sottostante. Gli acidi teco- ici sono altamente antigenici e hanno notevole diversità di composizione. La spessa parete cellulare nei Gram+ è una struttura altamente polare, dovuta in seguito alle ca- riche degli amminozuccheri e degli amminoacidi del peptidoglicano e dei radicali fosforici degli acidi tecoici. Perciò, la parete cellulare si oppone al passaggio delle molecole idrofobiche mentre risulta permeabile alle molecole idrofile. La spessa pa- rete idrofobica è anche alla base della Gram positività: il cristalvioletto e lo iodio ri- escono separatamente, grazie alla loro idrofilia, a penetrare nella cellula attraversando la parete, mentre il complesso colorante-iodio che viene a formarsi all’interno della cellula ha specificità idrofobica che non gli permette di poter attraversare la parete cellulare in senso inverso anche se in presenza di idonei solventi, come acetone o al- col. Molte specie batteriche Gram+, fra cui i micobatteri, hanno una spessa parete cellula- re che contiene oltre ai consueti composti, peptidoglicano e acidi tecoici, anche grandi quantità di cere (lunghe catenedi carboidrati sostituiti con zuccheri ed altri ra- dicali (acici micolici)). Tale composizione della parete la rende resistente all’azione di acidi minerali, come avviene nella colorazione di Ziehl-Neelsen (acido resistenza) e difficile ad essere penetrata dai nutrienti con conseguente allungamento del periodo di duplicazione cellulare. INVOLUCRO GRAM - La membrana citoplasmatica dei batteri Gram- risulta è protetta da un involucro a due strati: la parete cellulare, costituita da un sottile strato di peptidoglicano e la membra- na esterna costituita da fosfolipidi, proteine, lipopolisaccaridi da cui dipartono lunghe catene laterali polisaccaridiche; i due strati sono uniti da lipoproteine. Lo strato inter- no di peptidoglicano è subito al di sopra dello spazio periplasmico, mentre la mem- brana esterna è a contatto con l’esterno. I costituenti principali della membrana ester- na sono i lipopolisaccaridi (LPS), grosse e complesse molecole formate da lipidi e da carboidrati, che consistono di tre regioni distinte: il lipide A (un disaccaride ancorato alla membrana esterna, rappresenta l’endotossina); al lipide A è ancorata la porzione polisaccaridica (catena laterale) composta a sua volta da due parti: una corta catena di zuccheri, che forma la parte centrale o “core” della molecola e una lunga catena poli- saccaridica con spiccate proprietà antigeniche (che rappresenta l’antigene O). l’insie- me delle catene polisaccaridi che è efficace nell’escludere i composti idrofobici, tut- tavia non consente, a causa della sua natura lipidica, il passaggio delle molecole idro- file. Per arginare tale problema la membrana esterna dispone di canali speciali (molecole proteiche dette porine) che consentono la diffusione passiva di numerose molecole idrofile come zuccheri, amminoacidi e alcuni ioni minerali. Per l’ingresso di molecole idrofile più grandi è ovviamente necessaria la presenza di sistemi di tras- porto (proteine carrier di membrana). La membrana esterna non è una struttura completamente separata ma è collegata alla sottile parete cellulare attraverso una serie di lipoproteine. Anche le porine, che attra- versano a tutto spessore la membrana esterna, contribuiscono all’ancoraggio della membrana esterna al peptidoglicano, con legami non covalenti. STRATO SUPERFICIALE Molti batteri, sia Gram+ sia Gram-, presentano struttura protettiva esterna, detto Strato S, che è formato da una serie di subunità disposte con una precisa simmetria “cristallina” a formare un involucro, che avvolge la cellula all’esterno della parete cellulare ( nei batteri Gram +) o della membrana esterna (nei batteri Gram-). Le fun- zioni dello Strato S non sono ben note, ma è intuitivo però che esso rappresenta un’ulteriore involucro “protettivo” e interviene nei fenomeni di adesione. CAPSULA Numerosi batteri, sia Gram- sia Gram+, infine, presentano un’ulteriore involucro mu- coso, amorfo, che prende il nome di capsula. La capsula è il risultato delle secrezioni di materiali di alta viscosità, che rimangono adesi alla superficie che rimangono adesi alla superficie esterna della cellula cui conferiscono peculiari proprietà di adesività e superfici particolari con conseguente possibilità per il batterio di colonizzare partico- lari nicchie ecologiche. Di particolare rilievo per i batteri patogeni è la proprietà anti- fugocitaria posseduto dal materiale capsulare. Quando il materiale capsulare è parti- colarmente abbondante, le molecole anioniche di polisaccaridi di cui esso è costituito possono adsorbire notevoli quantità di alcuni antibiotici impedendone l’arrivo sulle molecole bersaglio. STRUTTURE ESTERNE I batteri presentano strutture collocate sulla superficie esterna della parete cellulare, che rivestono un ruolo di rilievo per la protezione, nei processi di attacco alle super- fici e nella mobilità cellulare. I flagelli sono appendici locomotorie filiformi, proteiche, che si proiettono all’esterno della membrana plasmatica e delle parete cellulare. Sono organi specifici attraverso i quali gran parte dei batteri si muovono nel substrato liquido in cui sono immersi. Essi hanno forma cilindrica, un diametro di 20 nanometri e lunghezza di 15-20 microme- tri. In un batterio sono presenti flagelli: monotrichi, con flagello polare; anfitrichi,