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)

Meccanismi di classificazione tassonomica “rigorosa” dei microrganismi

• Acidi grassi presenti nella membrana

• Conservazione sequenza 16S RNA (orologio biologico)

Classificazione basata su 16S RNA

Caratteristiche degli RNA ribosomiali :

essenzialità

Conservazione

Relazione struttura/funzione

Alternanza di regioni conservate e regioni variabili

Albero filogenetico basato su conservazione del 16S RNA

Confronto di sequenze da batteri diversi

Bacteria

Archaea

Eucarya

La classificazione tassonomica molecolare basata su RNA ribosomale

Procarioti

Dominio Bacteria – solo organismi procarioti

• Unicellulari (nella quasi totalità)

• Presenza di una parete cellulare caratterizzata dalla presenza del peptidoglicano

• In grado di sopravvivere a condizioni estreme di temperatura, salinità, pH, etc.

• Presenza di speci patogene (una minoranza)

• Capaci di produrre ossigeno tramite fotosintesi (una minoranza= cianobatteri)

Dominio Archaea – solo organismi procarioti

• Diversi da Bacteria per molti aspetti della loro biochimica (es. Meccanismi di trascrizione e di traduzione)

• Presenza di parete cellulare priva di peptidoglicano

• Molti si trovano in ambienti estremi (es. temperature fino a 90°C=estremofili)

• Non sono conosciute specie patogene, né capaci di fotosintesi

• Capaci di produrre metano da CO2 (una minoranza=metanogeni)

Dominio Eucarya – solo organismi eucarioti

• Organismi multicellulari (animali, piante),

• Organismi unicellulari eucarioti (=microrganismi eucarioti: alghe unicellulari, protozoi, lieviti, funghi).

Virus

• NON sono considerati organismi viventi

• “Confine” tra materia vivente e non vivente

• Patogeni obbligati di altri organismi (dai batteri agli eucarioti superiori) da cui dipendono per la propria replicazione

La membrana cellulare

(citoplasmatica)

Requisito assoluto per tutti gli

organismi viventi

Negli organismi eucarioti (ed in

alcuni procarioti) esistono

membrane interne alla cellula

Negli organismi procarioti la

membrana cellulare divide la cellula

tra citoplasma e strutture

extracellulari:

Parete cellulare

Membrana esterna (quando

presente)

Capsula (quando presente)

Strutture proteiche extracellulari

(finbrie, flagelli) (quando presenti)

La teoria endosimbiontica identifica mitocondri e cloroplasti come “batteri ancestrali”

Teoria endosimbiontica per mitocondri e cloroplasti

• Organelli quali mitocondri e cloroplasti derivano dall’”ingestione”, rispettivamente, di batteri o alghe o batteri fotosintetici da parte di altri organismi microscopici

• La base della teoria endosimbiontica poggia sulla somiglianza tra organelli e cellule procariotiche a livello di dimensioni e aspetti fisiologici (presenza di DNA autonomo, ecc.)

Dimensioni dei batteri

COCCHI BASTONCELLI

SPIRILLI

SPIROCHETE

PROSTECATI

FILAMENTI

… IFE …

I BATTERI POSSONO AVERE FORME DIVERSE …

diplococco

streptococco

sarcina

stafilococco

… E TROVARSI ISOLATI , O IN AGGREGATI CARATTERISTICI DI POCHE CELLULE…

ifa

Elemento % peso

secco

Funzione Origine

Carbonio 50 Costituente principale del materiale cellulare Composti organici;

CO2

Ossigeno 20 Costituente dei composti organici e dell'acqua cellulare

Accettore di elettroni nella respirazione aerobica

Composti organici;

H2O; CO2; O2

Azoto 14 Costituente degli aminoacidi, basi azotate, lipidi

complessi, coenzimi, etc.

Composti organici

NH3; NO3-; N2

Idrogeno 8 Costituente dei composti organici e dell'acqua cellulare Composti organici

H2O; H2 ...

Fosforo 3 Costituente degli acidi nucleici, nucleotidi, …

Partecipa in molte reazioni metaboliche

PO43-

Composti organici

Zolfo 1 Costituente di metionina e cisteina (aminoacidi),

glutatione, molti coenzimi

SO42-

; H2S; S0

Composti organici

Potassio 1 Principale catione cellulare, cofattore per alcuni enzimi Sali di potassio

Magnesio 0.5 Catione cellulare, cofattore per alcuni enzimi Sali di Magnesio

Calcio 0.5 Catione cellulare, cofattore per alcuni enzimi,

componente delle endospore

Sali di Calcio

Ferro 0.2 Cofattore per alcuni enzimi, componente dei citocromi e

di altre ferro-proteine

Sali di Ferro

Mn, Co, Zn,

Cu, Mo, Se

…

Tracce Cofattori o costituenti di enzimi e coenzimi… Sali relativi

ANALISI ELEMENTARE