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I postulati di Koch
Quanta microbiologia clinica (che si può detectare) si conosce rispetto ai microbi che invece esistono in natura? Quanto ne sappiamo? Circa l’8%.
Microbiologia per l’uomo vuol dire coprire l’8% di ciò che esiste in natura.
Perchè si ha questa percentuale? Perché si rispettano i postulati di Koch:
1. Il presunto agente responsabile della malattia in esame deve essere presente in tutti i casi riscontrati di quella _malattia.
- deve essere possibile isolare il microrganismo dall'ospite malato e farlo crescere in coltura pura
- ogni volta che una coltura pura del microrganismo viene inoculata in un ospite sano (ma suscettibile alla_ _malattia), si riproduce la malattia
- il microrganismo deve poter essere isolato nuovamente dall'ospite infettato sperimentalmente_
Siti utili:
- sito NCBI (National Center for Biotechnology Information )→ al cui interno è presente PubMed. E’ un sito a sua volta ospitato nel NIH (national institute of health). - ECDC → Centro europeo per la prevenzione e il controllo delle malattie
OXA 244 → si è arrivati all 244 esima variabile di OXA = beta lattamasi. Le beta lattamasi a spettro esteso sono capaci di distruggere le cefalosporine
Questo sito fornisce anche un report che viene pubblicato con una settimana di ritardo della diffusione dell’influenza (vari ceppi).
- GenBank → banca dati in cui i ricercatori immettono nuovi genomi che però non sono verificati. Ci potrebbero essere errori.
La distanza degli omics entra in contrasto con i postulati di Koch.
Se io presento il genoma di un nuovo stafilococco e lo metto su Genbank, la comunità scientifica lo prende in considerazione. Per Koch, però, ci si chiede: “Lo ha isolato? Lo ha fatto crescere? Quali sono le reazioni specifiche dello stafilococco?”. Il postulato di Koch va a fornire la prova dell’esistenza del microrganismo che è mantenuto vivo per poter essere utilizzato per analisi successive. In questo modo se ne possono determinare le caratteristiche.
Per questo ci si basa sul metodo colturale e sui postulati di Koch.
Le omics* non hanno questa tangibilità; siamo nel mondo delle biobanche. Nel nostro ateneo abbiamo la Mirny, bio banca europea per scambiare ceppi. Si fa biobanking e controllo di qualità.
*In biologia molecolare, ci si riferisce comunemente al neologismo omica per indicare l'ampio numero di discipline biomolecolari che presentano il suffisso "-omica", come avviene per la genomica o la proteomica. Il suffisso correlato -oma indica invece l'oggetto di studio di queste discipline.
Differenza tra procarioti ed eucarioti
I microrganismi si dividono in 2 categorie principali: procarioti e eucarioti.
1) Procarioti:
- Batteri Organismi unicellulari con DNA circolare a doppio filamento aploide , ovvero un solo cromosoma circolare, e il materiale genetico NON è contenuto nel nucleo ma è libero nel citoplasma. Nel citoplasma non ci sono organuli, ma si trovano solo i ribosomi (fondamentali per la sintesi proteica). Presentano una membrana citoplasmatica e, più esternamente, una parete cellulare composta tipicamente da amminoglicani (amminozuccheri), la quale impedisce la lisi osmotica del batterio e conferisce protezione e rigidità. La replicazione è asessuata e avviene per “ scissione binaria ”: dopo 18 ore da una cellula batterica se ne formano milioni e tutte le cellule figlie sono uguali alla cellula madre. Il batterio Escherichia Coli per esempio si divide ogni 20 minuti.
2) Eucarioti unicellulari o aggregati pluricellulari: Caratteristiche tipiche di una cellula eucariotica: DNA, genoma diploide, con cromosomi all’interno di un nucleo. Ne fanno parte i miceti e i protozoi.
Nucleo
● Eucarioti → Presente, DNA organizzato in cromosomi e incluso in un nucleo provvisto di membrana ● Procarioti → Assente, DNA disperso in un’area nucleare sprovvista di membrana (nucleoide)
DNA
come le penicilline, le cefamicine e le cefalosporine (i carbapenemi sono relativamente resistenti alle β - lattamasi ).
- Fluorochinoloni → utilizzati nel trattamento delle cistiti. Questi ultimi si interpongono nelle DNA girasi quando deve effettuare il taglio per il rilassamento del DNA durante la replicazione, quindi inibiscono la replicazione. Vi si lega con un legame selettivo.
Tra di essi vi è il ciproxin e la moxifloxacina. Quest’ultima ha 2 bersagli: la topoisomerasi di tipo 2 ( taglio) e 4 (finito il ciclo replicativo del batterio taglia 2 filamenti per separare le catene delle cellule figlie). Quindi la sua caratteristica generale è la possibilità di permeare nei batteri più in quelli gram positivi che in quelli negativi.
Il farmaco deve essere trattato in termini di efficacia ma anche in base adme tox (regole di somministrazione e quindi biodisponibilità, la distribuzione, metabolismo ed eliminazione e la sua tossicità).
Parete cellulare
● Eucarioti → presente nelle alghe e nei funghi, assente negli animali. Il peptidoglicano è assente. ● Procarioti → presente in tutti (tranne nei micoplasmi); peptidoglicano presente (tranne nei micoplasmi)
Membrana citoplasmatica
● Eucarioti → steroli presenti ● Procarioti → Steroli generalmente assenti
Ribosomi
● Eucarioti → coefficiente di sedimentazione 80S; adesi ad un sistema di membrane (Reticolo endoplasmico) ● Procarioti → coefficiente di sedimentazione 70S; presenti nel citoplasma in forma indipendente
Respirazione
● Eucarioti → associata a specifici organelli (mitocondri) ● Procarioti → associata alla membrana citoplasmatica. Per i procarioti la respirazione viene utilizzata nella classificazione dei microrganismi che possono essere quindi aerobi o anaerobi. Possono avere strutture assimilabili ai mitocondri che non hanno più; sono porzioni funzionali interne addossate alla membrana citoplasmatica. Se c’è ossigeno, possono sfruttarlo. Se sono invece organismi anaerobi non hanno questo sistema; sono meno evoluti e non sfruttano ossigeno.
Riproduzione
● Eucarioti → sessuata o asessuata, l’accoppiamento fa parte del processo riproduttivo. Le cellule eucariotiche si possono dividere, ovvero riprodurre, in due modi: per mitosi e per meiosi. La mitosi interviene nei processi di accrescimento e di rinnovamento cellulare di tutti gli organismi, indipendentemente dal tipo di riproduzione; la meiosi è invece un evento che riguarda solo i gameti, cioè le cellule coinvolte nella riproduzione sessuata. ● Procarioti → asessuata (fissione binaria), l’accoppiamento è raro e non fa parte della riproduzione. La fissione binaria è seguita dalla maturazione: essa è una duplicazione (anche del DNA, degli organuli), aumento delle dimensioni della membrana e un setto centrale che fa dividere la cellula madre in due.
Replicazione batterica
Fa capire come i batteri crescono. C’è una curva di crescita che ha:
- Lag → è una fase di latenza (dove il batterio giunge sulla superficie e deve ambientarsi alla nuova mucosa colonizzata)
- Exponential → se ha le condizioni ottimali (ottimale carenza in caso di batterio anaerobico; presenza di O se aerobico) Ci sono batteri che possono permanere per settimane! raggiungono concentrazioni elevate.
- Stationary → Plateau di crescita o fase stazionaria; la popolazione è al 50% morta e al 50% in replicazione; dura finché non si esauriscono nutrienti.
- Death → morte naturale.
Ogni specie batterica ha una curva caratteristica; non si può fare un discorso unico.
-Gram-positivi → la parete cellulare è formata da strati spessi di peptidoglicano (40 foglietti sovrapposti). La membrana cellulare consiste di due foglietti di fosfolipidi tenuti insieme da forze idrofobiche
-Gram-negativi → la parete cellulare è formata da peptidoglicano e membrana esterna, lipopolisaccaridi. La struttura della membrane esterna è simile alla membrana cellulare.
PROPRIETÀ’ DELLA PARETE GRAM + GRAM -
spessore della parete spessa (20-80 nm) sottile (10 nm)
numero di strati 1 2
contenuto di peptidoglicano > 50% 10-20%
acido teicoico nella parete presente assente
contenuto lipidico e lipoproteico 0-3% 58%
contenuto proteico 0% 9%
contenuto lipopolisaccaridico 0% 13%
sensibilità alla penicillina G Sì NO?
sensibilità al lisozima Sì NO
Il peptidoglicano quindi è presente in entrambi ma in quantità diverse. La percentuale di lipoproteine e lipidi è maggiore a livello della membrana esterna e quindi gram negativi. Il lipopolisaccaride è solo nei gram negativi perché è una struttura della membrana esterna. La sensibilità alle penicilline è maggiore nei gram positivi però c’è anche nei gram negativi; le penicilline devono però attraversare la membrana esterna nei gram negativi!
Inoltre i gram positivi sono più piccoli dal punto di vista genomico dei gram negativi.
Capsula
Fa parte delle strutture esterne. E’ una struttura polisaccaridica con:
- proteine (nel bacillus ad esempio si trovano particolari polipeptidi (gli isomeri D dell’acido glutammico)
- zuccheri , in particolare glucosio, galattosio, mannosio. (i polisaccaridi sono evidenziati con il nero di China).
La capsula rispetto al corpo cellulare ha varie dimensioni.
Ha diverse funzioni :
La capsula, sfruttando la capacità adesiva, porta su di sé antigeni e sistemi di riconoscimento che tipizzano il batterio e per questo usati per il riconoscimento antigenico; ci sono antigeni capsulari che servono per i vaccini ad esempio. Ora si è arrivati al 13 valente e nel prepararli ci si basa sul prelievo di antigeni capsulari, isolati e re-immessi per far reagire il sistema immunitario specificamente.
Serve anche come barriera contro la fagocitosi; fa sì che gli antigeni vengano nascosti così da evitarla e preserva dalla disidratazione.
La capsula non è una struttura fondamentale. C’è chi ce l’ha e chi non ce l’ha. I batteri infatti possono essere incapsulati o non capsulati sia nei gram positivi o negativi si nei cocchi che nei bacilli. Si può forchettare col microscopio e osservare se c’è un alone trasparente attorno il corpo cellulare; in quel caso il batterio è incapsulato altrimenti no.
Nello streptococcus pneumoniae ad esempio si ha una struttura capsulare come pure nella Klebsiella pneumoniae.
Il glicocalice
E’ un over produzione della capsula che consente di formare una struttura dispersa in cui i batteri sono inglobati.
Consente quindi uno stato di aggregazione che inizia da un elemento della specie batterica (pseudomonas aeruginosa, ad esempio) che, in uno stato libero non produce grandi quantità glicocalice, ma che se aderisce su una mucosa, può decidere di produrre glicocalice per aderire meglio ad essa invece di replicarsi.
Quello che si forma è un biofilm batterico.
I batteri infatti hanno imparato a selezionare: se prima si avevano membrane esterne che erano sempre aperte per far entrare glucosio, attualmente invece non è così; non si ha quella popolazione proteica esterna che si aveva in passato per far entrare glucosio.
Quindi, il glucosio non entra più e magari si sfrutta il saccarosio. Quindi, mediante un processo biochimico in più (da saccarosio ottengo glucosio + fruttosio) faccio entrare saccarosio. Di conseguenza, non entrano più gli antibiotici che sfruttavano il co-trasporto con il glucosio mediante le proteine della membrana esterna.
Porine
I gram negativi hanno quindi proteine transmembrana, peptidoglicano, spazio periplasmatico con proteine ed enzimi liberi e una membrana esterna con porine. Sono strutture proteiche transmembrana che aprono dei pori, quindi sono canali ionici dove normalmente il glucosio viene fatto passare in ingresso. Alcune porine possono funzionare nel verso opposto verso l’esterno → meccanismo di resistenza; si parla di sistema di pompa di efflusso. Ad esempio, l’antibiotico riconosciuto a livello citoplasmatico può essere catapultato all’esterno mediante un trasporto attivo ATP dipendente.
Tipologie di porine:
- Porine non selettive: fungono da setacci molecolari e quindi lasciano passare qualsiasi sostanza idrofila di dimensioni compatibili con il diametro dei loro canali.
- Porine selettive: permettono il passaggio solo di alcuni tipi di molecole
Normalmente la selezione è data per carica elettrica. Quindi, all’interno della porina le catene laterali delle amminoacidi (più o meno cariche positivamente o negativamente) danno una accelerazione nell'attraversamento in base alla carica per differenza di potenziale.
Le porine sono quindi strutture al beta barrel *, che nel bilayer ne allargano la matrice creando un lume capace di far entrare dimensionalmente solo determinate molecole. Può essere un unico lume o di più. Ad esempio, una porina trimerica che ha 3 compartimenti.
- Una botte beta è una lamina beta composta da ripetizioni in tandem che si attorciglia e si avvolge per formare una struttura toroidale chiusa in cui il primo filamento è legato all'ultimo filamento. I filamenti beta in molti barilotti beta sono disposti in modo antiparallelo.
Lipopolisaccaridi (LPS)
Il lipopolisaccaride (LPS) è uno dei componenti della membrana cellulare esterna dei batteri Gram-negativi. Si tratta di una grande molecola costituita da una porzione lipidica e una polisaccaridica in grado di suscitare forti risposte immunitarie negli animali.
Gli LPS sono costituiti da tre regioni principali :
● il lipide A ovvero la porzione glicolipidica; ● un core oligosaccaridico → costituito solitamente da un polisaccaride ramificato di 9- zuccheri, spesso contiene uno zucchero eptoso, etanolammina e acido 2-keto-3-deossiottonico (KDO). ● l' antigene O , ossia una catena polisaccaridica costituita da 20-50 unità ripetitive che generalmente possono contenere fino ad otto zuccheri. Si sfrutta l’antigene O per allestire vaccini e sistemi diagnostici.
Proprietà del LPS:
- inattiva i macrofagi nel produrre i pirogeni, attiva la cascata del complemento causando infiammazione e attiva i fattori del sangue con la conseguenza di coagulazioni intravascolare ed emorragie;
- il componente tossico delle endotossine (LPS) è il lipide A
- il polisaccaride O-specifico fornirebbe ligandi selettivi per l’adesione batterica e conferisce alcune resistenze alla fagocitosi. La variazione nell’esatto contenuto in zuccheri del polisaccaride O permette di differenziare multiple specie antigeniche (sierotipi) tra i patogeni Gram-negativi.
Si immaginano batteri gram negativi in replicazione nel sangue (batteriemia) con presenza di terapia antibiotica endovena. La degradazione dei batteri porta a fuoriuscita del lipide A, verso cui l’antibiotico è inefficace perché è una sottostruttura.
Lipide A
Nel caso de gram negativi, la membrana esterna è un classico bilayer fosfolipidico. In più, associata ad essa c’è il lipopolisaccaride verso l’esterno ed è ancorato alla membrana esterna, formata da almeno 3 componenti. Il lipopolisaccaride contiene il lipide A, che funge da endotossina dei batteri gram negativi.
Il lipide A è immerso nella membrana esterna, nella struttura dei fosfolipidi (sono compatibili). Non è quindi esposto
*sostanza in grado di aumentare la temperatura corporea.
foglietti sovrapposti nei positivi; invece, pochi foglietti nei negativi.
Normalmente il peptidoglicano è addossato alla membrana citoplasmatica nei gram negativi. Perché? Nei gram negativi si ha una membrana esterna a cui legarsi.
Struttura
Il peptidoglicano è formato sempre da unità che si ripetono a formare filamenti con l'alternanza di NAG (N acetil glucosamina ) e NAMA (acido N acetilmuramico). NAG e NAMA compongono il filamento.
Il NAMA ha una coda amminoacidica e questa consente di accoppiare due filamenti; Il legame che si forma tra catene laterali amminoacidiche è detto peptidico.
Si forma così una struttura ripetitiva definita matrice → è la struttura ripetitiva a foglietto più o meno distanziato che forma il peptidoglicano bidimensionale.
-Nel gram positivo → si ha uno spacer tra i due filamenti dato da 5 glicine ( ponte penta glicidico); fa sì che il peptidoglicano dei gram positivi sia più distanziato.
-Nel gram negativo → manca il ponte penta glicinico. Lo spessore nei gram negativi di foglietti sovrapposti è minore dei gram positivi.
Com’è sintetizzato il peptidoglicano?
- Nasce nel citoplasma dove si formano NAG e NAMA
- Dal citoplasma, vengono veicolati attraverso la membrana citoplasmatica mediante un vettore lipidico (bactoprenolo); sono prelevati e attraversano la membrana.
- Una volta all’esterno della membrana citoplasmatica, sotto forma di dimeri sono assemblati.
Il peptidoglicano quindi è sintetizzato all’interno e assemblato all’esterno.
Quindi i dimeri subiscono un processo di transglicosilazione perché unisco con legami glucidici NAG-NAMA sotto forma di dimeri e allungo così i filamenti. Ciò accade per un primo e secondo filamento.
Altri enzimi a questo livello fanno la transpeptidazione : le catene laterali di NAMA sono unite con enzimi che opereranno una rottura dell’ultimo AA (DAla - DAla) che formeranno il legame covalente con l’altro AA dell’altra catena sacrificando un D-Ala. Il DAla-DAla serve come struttura per il riconoscimento da parte degli enzimi per la transpeptidazione.
C’è un altro enzima, il PBP (penicillin binding protein). Che c’entra con le penicilline? Esso è bifunzionale (perchè può fare sia transglicosilazione sia transpeptidazione o tutti e due). Si chiama così perché il meccanismo d'azione delle
C'è un legame diretto.
penicilline e di tutti i beta lattamici è quello di interferire su PBP (enzimi deputati a fare il terzo livello di sintesi del peptidoglicano).
Il peptidoglicano è quindi un bersaglio: è alla base della più vecchia classe di antibiotici.
Le penicilline infatti agiscono sulla sintesi del peptidoglicano. Esse hanno un’unità strutturale simile al DAla - DAla. Avendo questa struttura ammidica (COO legato con NH), si mima un legame ammidico riconducibile al DAla-Dala. Quindi quando l’antibiotico è lì, l’enzima preferisce attaccare la piccola molecola piuttosto che DAla-DAla. C’è competizione tra antibiotico e DAla-DAla del NAMA. L’enzima interagisce con l’antibiotico perchè è più piccolo, ce n’è di più proporzionalmente.
Il legame che si forma con PBP è covalente; non si può staccare dall’antibiotico. Quindi, l’enzima non funziona più e non sintetizza più il peptidoglicano. Dunque, si rompe la struttura. La pressione interna del batterio non è di 2 Atm ma di 10 Atm; ciò causa la lisi cellulare.
Quindi, il meccanismo d'azione di questi antibiotici è battericida. Rompendo la struttura, fuoriesce tutto e la cellula batterica muore.
Acidi teicoici
Sono acidi lunghi che legano il multistrato del peptidoglicano dei gram positivi così da non far scivolare i foglietti. Inoltre, hanno proprietà antigeniche; sono utili per il riconoscimento.
Struttura Sono costituiti da un residuo di glicerolo o ribitolo; la catena è molto lunga e serve per attraversare il multistrato dei gram positivi.
Funzioni -per la presenza di numerose cariche elettriche negative, regolarmente orientate, influiscono sul passaggio di ioni attraverso la parete cellulare. -svolgono una funzione di controllo sulle autolisine, enzimi che idrolizzano la parete cellulare. -servono anche a stabilizzare strutturalmente il peptidoglicano nei gram positivi.
Spazio periplasmatico
E’ un ambiente acquoso di passaggio (tra la membrana citoplasmatica, peptidoglicano e membrana esterna) dove ci sono enzimi carrier che agevolano il trasporto di sostanze e enzimi digestivi (ad esempio le beta lattamasi*, sono compresenti alle PBP anch’esse presenti in questa zona che si ritrovano durante la sintesi del peptidoglicano). Quindi un antibiotico che ha un meccanismo nel peptidoglicano può essere attaccato e bloccato nello spazio periplasmatico nei gram negativi; è un passaggio obbligato per le sostanze che devono attraversare la membrana.
- Le β - lattamasi sono enzimi degradativi prodotti da alcuni batteri e responsabili della loro resistenza agli antibiotici β - lattamici come le penicilline, le cefamicine e le cefalosporine (i carbapenemi sono relativamente resistenti alle
Non sono nei gram negativi.
Sono quindi organi deputati ad adesione e mobilità; possono essere monotrichi, peritrichi.. ● Vibrio cholerae → monotrichi. ● Proteus mirabilis → peritrichi.
Batteri e cistite
Il proteus mirabilis causa cistici, il più importante però nel causarle è E. coli. Poi c’è Klebsiella pneumoniae (isolato per la prima volta in un campione polmonare)
Proteus mirabilis Queste specie colonizzano dall’ esterno (sono semmai E.coli del tratto gastrointestinale) che per vicinanza distrettuale colonizzano l’apparato genitale. La localizzazione nel trattamento della cistite è nella vescica, che è un organo escretore.
Il proteus mirabilis è un batterio molto mobile; su terreno di coltura a distanza di 24 ore è in grado di arrivare nel lato opposto della piastra (d=90 mm) dove era collocato. Messo in condizioni di colonizzare una vescica ha la capacità chemiotattica di mobilità e riconoscere l'epitelio interno della vescica (grazie alla presenza del mannosio) e dell’uretere e risalire controcorrente all’urina; il batterio ha l’ ureasi e quindi neutralizza l’urea! Quindi mediante flagelli e pili arriva al rene.
Dà luogo alla pielonefrite a livello del rene che va trattata non con trattamento antibiotico bensì con la chirurgia.
Fimbrie Deputate all’ adesione. Sono importanti come i flagelli e l’antigene O del lipopolisaccaride. Sono antigenicamente attive. Sono differenziate anche in uno stesso E.coli. Quindi E. coli può essere classificato siero tipicamente per la sua diversità in termini di antigene O, ma anche per antigene flagellare, antigene capsulare e antigene fimbriale.
Ciò serve nella moltitudine degli E. coli per classificare E. coli BSL 1, 2, 3. 3 → di tipo enteroemorragico, trasmissione oro-fecale → affezioni gastrointestinali gravi con distruzione dei villi con emorragia.
E.coli O 157 H 7 -antigene O è stato identificato per la sequenza degli zuccheri in termini di 157 come combinazione -antigene flagellare H 7
Quindi, serve per classificare e raggruppare i batteri dal punto di vista patogenetico.
Citoplasma
Strutture interne ● Nucleoide ● Plasmidi ● Ribosomi ● Granuli di deposito ● Endospore
1 flagello ad una estremità. più flagelli su tutta la superficie. Ci sono anche gli anfitrichi (2 flagelli alle due estremità) e i lofatrichi (più flagelli ad una estremità, formano un ciuffo).
(unico organello nei procarioti)
Nucleoide
Il nucleoide è la zona del citoplasma in cui è disperso il DNA, non c’è infatti la membrana nucleare, a differenza della cellula eucariotica. Il nucleoide quindi, contiene un genoma a doppio filamento chiuso ad anello (viene compattato dalle DNA girasi per stare all’interno del corpo). E’ visibilmente distinguibile mediante microscopia a trasmissione dal resto.
Plasmidi
Il DNA plasmidico è quello accessorio, facilmente scambiabile. E’ costituito da un doppio filamenti di DNA circolare. Contiene informazioni non essenziali per la vita del batterio, ma in determinate occasioni, se ci sono eventi avversi, può scatenare la sua espressione. Quando esprime geni di resistenza, il batterio aumenta il suo armamentario. Se i plasmidi ci sono, vengono trasferiti alla progenie.
I plasmidi possono aumentare le dimensioni; possono selezionare caratteristiche che sono poi associate ai geni. Contengono: ● Geni di resistenza ● Geni di virulenza Per aumentare la propria capacità di opposizione a determinate classi di antibiotico convivono su queste strutture e si può avere in un plasmide una estrema varietà di meccanismi di antibiotico resistenza. Ad esempio, produrre beta lattamasi a spettro esteso che vanno a mettersi nello spazio periplasmatico, far esprimere pompe di efflusso → il batterio che esprime queste caratteristiche forma porine o nei gram negativi un canale caratterizzato da tre proteine che una volta riconosciuto l’antibiotico nel citoplasma lo proiettano verso l’esterno con un trasporto attivo (resistenza agli antibiotici). Tutto questo costa ATP quindi esprimono tali meccanismi al bisogno.
Su una dimensione media di 2 milioni di nucleotidi per uno stafilococco aureus abbiamo 3.3 milioni di nucleotidi per escherichia coli. Quindi i gram positivi sono più piccoli dal punto di vista genomico dei gram negativi. I plasmidi possono variare tra 3000 a 500 000 paia di basi. Quindi si tratta di dimensioni piuttosto significative.
Varie tipologie di plasmidi
Plasmidi coniugativi : plasmidi che possono essere trasferiti mediante il meccanismo della coniugazione*
- Nella coniugazione si verifica un temporaneo accoppiamento fra le due cellule, nel corso del quale la cellula donatrice produce una copia del plasmide e la trasferisce a quella ricevente senza perdere la propria copia. La coniugazione richiede un’unione fisica delle due cellule batteriche mediante il “pilo batterico”, che fa comunicare il citoplasma delle due cellule. C’è un batterio F+ (donatore) e F- (ricevente). La distinzione si basa sulla presenza o meno del plasmide F, che porta i geni per la sintesi del pilo e per il trasferimento di DNA. Il plasmide F, che è in fase di duplicazione, fluisce dal batterio F+ al batterio F- mediante il pilo batterico. Mediante crossing over, il DNA plasmidico della cellula donatrice è integrato nel cromosoma della cellula ricevente.
Un esempio, è quello che trasferisce F+.
Questo due s precisamente la suddivisione in specie in uno stesso genere.Contengono infatti SNPS → polimorfismi per singolo nucleotide.
Tra i due c’è interspazio che non codifica per le due subunità.
rRNA è diviso in domini: -il dominio quinto è un dominio dove ci sono siti di legami per vari antibiotici *; -il dominio V della subunità 23S (subunità maggiore) dipendentemente dalla specie batterica può essere ripetuto varie volte.
La decodifica dei ribosomi sul genoma batterico Ciò fa capire che attraverso una singola lettura del genoma possiamo trascrivere e tradurre fino a 6 ribosomi.
I ribosomi sono sempre gli stessi; sono strutture localizzate in vari punti del genoma che codificano sempre per lo stesso ribosomi Lo stafilococco aureus ad esempio 5 punti del genoma che codificano sempre per lo stesso ribosoma. lo staphylococcus epidermidis ne ha 6, il mycobacterium avium ne ha 1 Questo fa capire come la numerosità dei ribosomi da accelerazione sulla cinematica di replicazione questo spiega perché alcuni batteri sono più rapidi nella crescita di altri.
_Antibiotico_* → molecola di sintesi o semisintesi con tossicità selettiva , è stata studiata per aggredire batteri e non le cellule somatiche, altrimenti sarebbe un chemioterapico. Oggi si continua a fare una drug discovery di nuovi antibiotici per andare su target batterici anche se attualmente non se ne trovano di nuovi. Una volta identificato un target batterico (l’ennesimo per la cefalosporina, la tetraciclina..) si inizia il drug design.
Nonostante si possano utilizzare gli antibiotici, una delle prime linee di difesa è costituita da un insieme di piccoli peptidi chiamati peptidi antimicrobici (AMP) che sono secreti dalle nostre cellule. Questi peptidi sono tossici per un largo spettro di batteri e agiscono legandosi alla loro membrana e bloccandone le funzioni.
Naturalmente un peptide capace di perforare la membrana è pericoloso anche per le nostre cellule, e quindi i peptidi antimicrobici devono essere in grado di colpire in modo selettivo solo i batteri. Riescono a farlo sfruttando le differenze tra le nostre membrane cellulari e quelle dei batteri. Le membrane dei batteri hanno molti fosfolipidi con carica negativa, mentre le nostre membrane hanno molti lipidi neutri. Quindi, i peptidi antimicrobici, che hanno una forte carica positiva, si legano preferenzialmente alle membrane dei batteri.
Questi piccoli peptidi sono così efficaci che vengono impiegati da molti organismi diversi. Ne esistono di varie forme e dimensioni (se ne conoscono più di 1700), ma tutti hanno la stessa struttura anfipatica che consente loro di formare un poro capace di perforare le membrane delle cellule batteriche.
Un esempio sono le sequenze polipeptidiche o polinucleotidiche:
-polinucleotidi: possono distruggere il batterio dando
I geni presenti all'interno del DNA (genoma) che codificano per gli rRNA 23S, 16S e 5S sono regioni che servono per identificare
Tra le regioni codificanti gli rRNA c'è interspazio che non codifica per le due subunità.
poichè i geni codificano per gli rRNA, sono organizzati in operoni.
, quindi, può essere ripetuto varie volte.
Quindi, in base a quante volte è ripetuto il dominio V, ho un batterio più o meno veloce.
luogo a sequenze sbagliate.
-polipeptidi: hanno forme ad alfa elica, sono delle molecole che bucano le membrane; il limite di queste molecole è che hanno una tossicità aspecifica. C’è il rischio di bucare le membrane citoplasmatiche di altre cellule. Non va bene.
Critica Quando la bioinformatica riallinea i vari frammenti non capisce dove sono localizzate le 6 copie;
Se ho i in quelle regioni e voglio vedere la presenza di una o altre mutazioni presenti, la bioinformatica onon mi è di aiuto. Le ha completate tutte assieme. E’ un limite! In correlazioni ad antibiotici, si analizzano le mutazioni che l’antibiotico stesso fa al genoma. Ci sono classi di antibiotici mutageni! E con la bioinformatica non posso capire che mutazioni creo in quei punti. Nel prescrivere l’antibiotico, si deve tener conto che alcuni antibiotici sono mutageni. Si devono usare solo ad una certa concentrazione; l'alto dosaggio (sopra un certo valore → minima concentrazione inibente) crea mutazioni
Granuli di deposito
Dipendono dalla specie analizzate. Sono endo citoplasmatici; hanno membrane di contenimento perché contengono sostanze tossiche nonchè sostanze nutritive che il batterio utilizza nel tempo (lipidi, glicogeno, .polifosfato o in alcuni casi zolfo e azoto). Lo zolfo, quindi, per certi batteri è un fattore di crescita che può essere contenuto in questi granuli.
Endospore
Per definizione, si deve dire se la specie è sporigena o asporigena. Solo il bacillus e clostridium lo sono. Tutti gli altri no.
La formazione di un’ endospora (evidenziabile col microscopio ottico) è la forma non vegetativa della stessa specie; la specie produce una forma non vegetative che può essere rilasciata all'esterno dopo la morte dell'organismo che l’ha prodotta.
Il genere bacillus e clostridium sono molto diffusi nell’ambiente. Quelli conosciuti sono il Clostridium tetani , Clostridium botulinum , Bacillus cereus (contaminante del riso cotto; se non è consumato velocemente il riso è contaminabili), Bacillus anthracis.
Il Bacillus anthracis è una specie batterica rara che è usata come arma batteriologica); dall’11 settembre in poi fu combattuta la guerra batteriologica proprio con quest’ultimo genere batterico. Erano spedite buste contenenti questo batterio. La spora è una forma non vegetativa perché manca l’acqua; ci sono molti strati tegumentali e si impedisce all’acqua di entrare. Dentro le strutture ci sono ma metabolismi sono azzerati. Quando però si apriva la busta con i batteri, si toccava con la cute la spora che quindi si reidratano. Quindi diventava vegetativo e dava patologia. Questa è microbiologia associata al bioterrorismo.
del gene per il ribosoma. Le prende e compatta insieme. mutazioni
