Microrganismi: Procarioti vs Eucarioti Che cosa sono Principi di nomenclatura e classificazione; differenze tra procarioti ed eucarioti; struttura della cellula batterica; colorazioni differenziali dei batteri; cenni ad altri microrganismi ? La classificazione biologica organizza gli organismi in una serie di categorie gerarchiche, dalla più generale alla più specifica. Queste categorie includono regni, phyla, classi, ordini, famiglie, generi e specie. Differenze tra procarioti ed eucarioti: Le cellule viventi possono essere suddivise in due categorie principali: procarioti ed eucarioti. Procarioti: ● Le cellule procariotiche sono organismi unicellulari senza un nucleo ben definito o organelli membranosi. ● Il materiale genetico (DNA) è libero nel citoplasma, non racchiuso in un nucleo. ● Possono essere batteri o archei. ● Generalmente più piccoli e semplici rispetto alle cellule eucariotiche. Eucarioti: ● Le cellule eucariotiche hanno un nucleo ben definito che contiene il materiale genetico. ● Contengono organelli membranosi, come mitocondri, cloroplasti (nelle piante), reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, lisosomi, ecc. ● Gli eucarioti possono essere unicellulari (come i protozoi) o multicellulari (come piante, animali e funghi). ● Sono generalmente più grandi e complessi rispetto alle cellule procariotiche. Struttura della cellula batterica: La struttura della cellula batterica varia tra i diversi tipi di batteri, ma in generale, la cellula batterica tipica è costituita da: ● Membrana cellulare: una membrana sottile e flessibile che circonda la cellula e regola il passaggio di sostanze dentro e fuori. ● Parete cellulare: una struttura rigida esterna alla membrana cellulare che fornisce sostegno e protezione alla cellula. ● Citoplasma: il fluido gelatinoso all'interno della cellula che contiene organelli cellulari e il materiale genetico. ● Materiale genetico: generalmente costituito da una singola molecola circolare di DNA. ● Ribosomi: strutture responsabili della sintesi delle proteine. ● Flagelli o pili: strutture di movimento o attaccamento presenti in alcune specie batteriche. Colorazioni differenziali dei batteri: La colorazione di Gram è una tecnica fondamentale in microbiologia che permette di distinguere i batteri in base alle caratteristiche della loro parete cellulare. Ecco una spiegazione dettagliata del processo: Colorazione con cristal violetto: La procedura inizia applicando il cristal violetto, un colorante viola o blu, sul campione batterico. Questo colorante si lega alla parete cellulare di tutti i batteri presenti, indipendentemente dalla loro composizione. Mordenzatura con soluzione di iodio e ioduro di potassio: Dopo aver colorato il campione con il cristal violetto, viene applicata una soluzione di iodio e ioduro di potassio, chiamata mordenzatura. Questa soluzione aiuta a fissare il cristal violetto nelle pareti cellulari dei batteri. Decolorazione con alcool o acetone: Successivamente, si applica un agente di decolorazione, che può essere alcool o acetone. Questo agente rimuove il cristal violetto dalle pareti cellulari. La decolorazione è una fase critica della colorazione di Gram perché i batteri reagiscono in modo diverso in base alla composizione della loro parete cellulare. Ricolorazione con safranina: Dopo la decolorazione, il campione viene ricolorato con safranina, un colorante rosso. Poiché il cristal violetto è stato rimosso dalle pareti cellulari, questa controcolorazione permette di visualizzare meglio i batteri che sono stati decolorati. Interpretazione dei risultati: ● I batteri che mantengono il colore viola o blu dopo la decolorazione sono classificati come Gram-positivi. Questo indica che hanno una parete cellulare spessa, ricca di peptidoglicano, che ha trattenuto il cristal violetto durante la decolorazione. ● I batteri che vengono decolorati e assumono una colorazione rossa durante la controcolorazione con safranina sono classificati come Gram-negativi. Questo indica che hanno una parete cellulare più sottile, con meno peptidoglicano, che non è in grado di trattenere il cristal violetto durante la decolorazione. La resistenza al decolorante, e quindi la capacità di mantenere o meno il colore viola durante la decolorazione, è determinata principalmente dalla quantità di peptidoglicano presente nella parete batterica. I batteri Gram-positivi, con una parete cellulare più spessa e ricca di peptidoglicano, sono più resistenti alla decolorazione rispetto ai batteri Gram-negativi, con una parete cellulare più sottile. La parete cellulare è una componente essenziale delle cellule batteriche che fornisce loro supporto strutturale e protezione dagli ambienti esterni. Ecco alcuni punti chiave sulla sua composizione e struttura: Rigidità e funzione protettiva: La parete cellulare batterica è responsabile della rigidità della cellula e offre protezione contro le variazioni di pressione osmotica e altri stress ambientali. Peptidoglicano (mureina): Il componente principale della parete cellulare batterica è il peptidoglicano, anche noto come mureina. Si tratta di un polimero costituito da due tipi di carboidrati azotati: ● N-acetilglucosammina (NAG) Acido N-acetilmuramico (NAM) ● Questi due monomeri si alternano formando la struttura di base del peptidoglicano. Tetrapeptide laterale: Al NAM è attaccato un tetrapeptide laterale, che consiste in quattro aminoacidi. Questo tetrapeptide conferisce al peptidoglicano la sua struttura tridimensionale. Legami trasversali: I polimeri lineari di peptidoglicano sono collegati tra loro trasversalmente attraverso legami tra il tetrapeptide laterale. Questi legami trasversali conferiscono stabilità alla struttura complessiva della parete cellulare. Nei batteri Gram-positivi, i legami trasversali sono costituiti da corti peptidi, mentre nei batteri Gram-negativi avviene un collegamento diretto tra i polimeri di peptidoglicano. In sintesi, la parete cellulare batterica è una struttura cruciale che fornisce sostegno e protezione alla cellula, ed è principalmente composta da peptidoglicano, un polimero di carboidrati azotati, con legami trasversali che conferiscono stabilità alla sua struttura. La composizione e la disposizione dei componenti della parete cellulare possono variare tra batteri Gram-positivi e Gram-negativi. le forme e le disposizioni dei batteri: ● Forme: ● Cocchi: Sono batteri a forma di sfera, come piccole palline. ● Bacilli: Sono batteri a forma di bastoncello, simili a bastoncini. Spirilli: Sono batteri a forma di spirale, simili a una spirale o a una molla. Disposizioni: ● Singoli: I batteri sono disposti singolarmente, uno per uno. ● Diplococchi/diplobacilli: I batteri si trovano a coppie, due per gruppo. ● Catene: I batteri sono disposti in una catena, collegati uno dopo l'altro. ● Grappoli: I batteri sono raggruppati insieme in piccoli gruppi o grappoli. ● Tetradi: I batteri si trovano in gruppi di quattro, disposti a formare una struttura a quadrato. ● Streptococchi/streptobacilli: I batteri sono disposti in una lunga catena o filamento. ● Staphylococchi: I batteri sono disposti in ampi grappoli irregolari. Ricordare queste forme e disposizioni può essere reso più facile associandole a immagini o analogie. Ad esempio, puoi pensare ai cocci come piccole palle o al bastoncello dei bacilli come un bastoncino. La disposizione a catena dei batteri può essere associata a una catena di perle, mentre quella a grappoli potrebbe ricordare un mazzo di fiori. Questi metodi mnemonici possono aiutare a rendere più semplice ricordare le forme e le disposizioni dei batteri. Meccanismi di patogenicità dei microorganismi "Siti di entrata" Alcuni batteri utilizzano meccanismi specializzati, come ad esempio proteine di adesione o invasione, per legarsi alla superficie delle cellule ospiti e facilitare l'entrata. Altri batteri possono sfruttare processi di endocitosi, in cui la cellula ospite ingloba attivamente il batterio attraverso invaginazioni della membrana plasmatica Quando i batteri superano le difese dell'ospite, lo fanno attraverso una serie di strategie che possono includere l'elusione del sistema immunitario dell'ospite, l'alterazione del microambiente circostante e l'induzione di danni alle cellule ospiti. Ecco come possono farlo: capsula: La capsula batterica è una struttura esterna composta principalmente da polisaccaridi che avvolge alcuni batteri. Serve come strato protettivo aggiuntivo, fornendo resistenza ai fattori esterni come i meccanismi di difesa dell'ospite, inclusi i fagociti. Biofilm: Un biofilm è una comunità microbica costituita da batteri che si aderiscono a una superficie e si incorporano in una matrice extracellulare prodotta dai batteri stessi. Questa matrice protegge i batteri all'interno del biofilm dai fattori ambientali avversi e dalle difese immunitarie dell'ospite. Componenti della parete cellulare: ● Proteina M: È una proteina di superficie espressa da batteri come Streptococcus pyogenes che aiuta il batterio ad aderire alle cellule epiteliali e impedisce la fagocitosi attraverso l'azione antifagocitaria. ● Proteina di membrana esterna Opa: È una proteina di membrana esterna espressa da batteri come Neisseria gonorrhoeae, che aiuta il batterio a legarsi alle cellule ospiti e può variare per eludere il riconoscimento immunitario. Enzimi: ● Catalasi: Un enzima che catalizza la decomposizione del perossido di idrogeno in acqua e ossigeno, proteggendo i batteri dal danno ossidativo. ● IgA proteasi: Un enzima che degrada gli anticorpi IgA, aiutando il batterio a evitare la distruzione da parte del sistema immunitario. ● Coagulasi: Un enzima che favorisce la coagulazione del sangue, proteggendo il batterio dalla fagocitosi e isolandolo dalle difese dell'ospite. ● Chinasi: Un enzima che rompe i legami tra le cellule, facilitando la penetrazione del batterio nei tessuti ospiti. ● Ialuronidasi: Un enzima che idrolizza l'acido ialuronico, un componente della matrice extracellulare, facilitando la diffusione del batterio nei tessuti. ● Collagenasi: Un enzima che digerisce il collagene, il principale componente strutturale della matrice extracellulare, contribuendo alla diffusione del batterio nei tessuti ospiti. Una volta all'interno dell'ospite, i batteri possono causare danni tramite vari meccanismi: Utilizzo dei nutrienti dell'ospite: I batteri possono consumare i nutrienti presenti nell'ambiente ospite, competendo con le cellule dell'ospite per le risorse nutritive. Danno diretto alle cellule: I batteri possono danneggiare le cellule ospiti attraverso processi come l'adesione, l'invasione e la distruzione cellulare diretta. Produzione di tossine: Molte specie batteriche producono tossine che possono danneggiare le cellule ospiti e causare sintomi di malattia. Induzione di reazioni di ipersensibilità: Alcuni batteri possono innescare reazioni immunitarie eccessive, che possono danneggiare i tessuti ospiti. La penetrazione nella cellula tramite "Membrane Ruffling" è un meccanismo utilizzato da alcuni batteri per invadere le cellule ospiti. Questo processo coinvolge la manipolazione della membrana plasmatica della cellula ospite da parte del batterio, causando deformazioni notevoli o piegature (ruffling), che portano alla formazione di protrusioni e increspature nella superficie cellulare. Queste protrusioni possono quindi essere sfruttate dal batterio per facilitare l'ingresso all'interno della cellula ospite. Ecco una spiegazione più dettagliata di questo processo: Riconoscimento della cellula ospite: Il batterio riconosce e si lega alla superficie della cellula ospite attraverso specifiche interazioni molecolari tra le proteine batteriche e quelle della membrana cellulare dell'ospite. Manipolazione della membrana plasmatica: Una volta legato alla cellula ospite, il batterio inizia a manipolare la membrana plasmatica. Questo può avvenire attraverso l'azione di proteine batteriche che inducono la formazione di protrusioni o increspature nella membrana plasmatica della cellula ospite. Formazione di "Ruffling": Le manipolazioni della membrana indotte dal batterio portano alla formazione di strutture chiamate "Membrane Ruffles" o increspature. Queste sono deformazioni dinamiche della membrana plasmatica che si estendono e si ritraggono dalla superficie cellulare, creando un ambiente dinamico e flessibile. Ingresso del batterio: Utilizzando queste increspature, il batterio può spingere o "insinuarsi" all'interno della cellula ospite. Le protrusioni della membrana possono formare una sorta di tasca o vescicola che ingloba il batterio, consentendogli di entrare all'interno della cellula ospite. Una volta all'interno della cellula ospite, il batterio può evadere il sistema immunitario, replicarsi, causare danni cellulari o sfruttare le risorse cellulari per la sua sopravvivenza e replicazione. La formazione di membrane ruffling è solo uno dei meccanismi attraverso cui i batteri possono invadere le cellule ospiti, e può variare a seconda del tipo di batterio e della cellula ospite coinvolta nell'interazione L'antibiogramma è un test di laboratorio che aiuta i medici a scegliere gli antibiotici più efficaci per trattare un'infezione batterica. Ecco come funziona in modo semplice: Raccolta del campione: Quando sospetti un'infezione batterica, come un'infezione del tratto urinario o una polmonite, il medico può prelevare un campione di fluido corporeo, come urina, sangue o pus. Crescita dei batteri: Il campione viene posto in un terreno di coltura che fornisce agli eventuali batteri un ambiente favorevole per crescere. Test degli antibiotici: Una volta che i batteri crescono, vengono esposti a diversi tipi di antibiotici su un piattino di coltura. Ogni antibiotico viene posto in una zona diversa. Misurazione della crescita batterica: Dopo un po' di tempo, i medici controllano se i batteri continuano a crescere intorno agli antibiotici o se la crescita è stata inibita. Interpretazione dei risultati: Basandosi su quale antibiotico ha impedito la crescita dei batteri, i medici possono determinare quale antibiotico è più probabile che sia efficace per trattare l'infezione Patogenicità: capacità di un patogeno nel causare una malattia superando le difese dell’ospite Virulenza: l’entità della patogenicità Patogenesi: meccanismicon cui si instaura la malattia Adesione: I batteri si attaccano alle superfici tramite strutture specializzate come pili, flagelli o adesine. Colonizzazione: Dopo l'adesione, i batteri si moltiplicano e formano comunità, spesso protette da uno strato chiamato biofilm. La variazione antigenica è la capacità dei microrganismi, come virus e batteri, di mutare la loro superficie in modo da sfuggire al sistema immunitario, rendendo difficile la loro eliminazione e contribuendo alla persistenza delle infezioni. Catalase: il killing intracellulare Ig proteasi: distrugge gli anticorpi igA Coagulasi: coagula il sangue ( protegge dalla fagocitosi) Collagenasi: idrolizza il collagene Esotossine: protein , batteri Gram - + endotossine : Solo Gram -, LPS, lipidi A ( rilasciato alla morte cellulare) causa febbre e shoke → eilascio del citochine Meccanismo di azione antibiotici La penicillina è un antibiotico che combatte le infezioni batteriche interferendo con la formazione della parete cellulare batterica Inibitori della parete cellulare PENICILLINE /CEFALOSPORINE Inibitori della sintesi degli acidi nucleici CHINOLONI e FLUOROCHINOLONI RIFAMICINE/Antibiotici (rifampicina) IInibitori della sintesi proteica :→inibiscono la RNA polimerasi e quindi la sintesi del RNA batterico - inibitori della subunità 50S - MACROLIDI - CLORAMFENICOLO - inibitori della subunità 30S • AMINOGLICOSIDI • TETRACICLINE interferoni sono proteine prodotte dal sistema immunitario per combattere le infezioni. Aiutano a fermare la diffusione dei virus nelle cellule e possono essere utilizzati per trattare malattie virali come l'epatite e la sclerosi multipla. IFN-α (alfa): Immagina "α" come il simbolo di un "eroe" che arriva rapidamente (come la lettera "A") per combattere i virus. Quindi, IFN-α è spesso coinvolto nella risposta immediata del sistema immunitario contro le infezioni virali. IFN-β (beta): Immagina "β" come la "battaglia" contro le malattie autoimmuni. IFN-β è coinvolto nella regolazione dell'infiammazione e viene utilizzato nel trattamento di malattie autoimmuni come la sclerosi multipla. IFN-γ (gamma): Immagina "γ" come il "generale" che guida l'esercito immunitario contro batteri e funghi. IFN-γ è coinvolto nella stimolazione delle cellule immunitarie contro le infezioni batteriche e fungine.
