CRESCITA BATTERICA

CRESCITA CELLULARE: aumento delle dimensioni

della cellula batterica.

CRESCITA DELLA POPOLAZIONE: incremento del

numero di cellule di una popolazione microbica.

Acqua

FATTORI AMBIENTALI CHE INFLUENZANO LA CRESCITA BATTERICA

Sostanze nutritive: carbonio, azoto, fosforo, zolfo, ioni metallici

Fonte di energia

Sorgente di energia

chimica

composti organici

composti inorganici

CHEMIORGANOTROFI

CHEMIOLITOTROFI

Organismi fotosintetici

Organismi chemiosintetici

ENERGIA LUCE

DEMOLIZIONE DI

SOSTANZE CHIMICHE

Sorgente di C composti organici

C inorganico (CO2)

ETEROTROFI

AUTOTROFI

Sono CHEMIORGANOTROFI ETEROTROFI molti

microrganismi patogeni o commensali, che soddisfano le

loro esigenze contraendo rapporti con organismi

superiori (simbiosi, commensalismo, parassitismo).

Batteri esigenti (molti patogeni) richiedono la presenza

nell'ambiente di fattori di crescita: sostanze organiche

di varia natura (vitamine, aminoacidi, nucleotidi)

indispensabili per lo sviluppo (incapacit di sintetizzarle).

Acqua

FATTORI AMBIENTALI CHE INFLUENZANO LA CRESCITA BATTERICA

Sostanze nutritive: carbonio, azoto, fosforo, zolfo, ioni metallici

Fonte di energia

Temperatura ottimale (mesofili: 20 - 45C, psicrofili: 0 - 10C, termofili: 45 - 100C)

AnnaritaFormatoC N P N

Concentrazione salina: ottimale quella fisiologica (0,75% NaCl), ma esistono batteri alofili (15 - 25% NaCl, batteri marini) e batteri alotolleranti (7 - 8% NaCl)

pH ottimale: batteri neutrofili, batteri acidofili, batteri basofili

Pressione: di solito pressione atmosferica ma esistono batteri barofili (batteri nei sedimenti marini)

Pressione osmotica

Atmosfera di incubazione

A seconda della possibilit di svolgere i processi metabolici in presenza di ossigeno atmosferico i batteri si distinguono:

Aerobio

Anaerobio

EFFETTI O2

Aerobi obbligati

Crescita

No Crescita

Richiesto (per resp. aerobica)

Microaerofili

Crescita se livelli O2 non troppo alti

No Crescita

Richiesto ma a livelli

Sintesi macromolecolari

Replicazione del DNA

La sintesi del peptidoglicano pu essere suddivisa in 3 tappe:

1. Inizio della sintesi dei precursori nel citoplasma

2. Trasporto dei precursori attraverso la membrana citoplasmatica e loro completamento

3. Inserimento dei precursori nella parete cellulare (fuori della cellula, vicino al versante esterno della membrana plasmatica).

Sintesi del peptidoglicano

PBP n. molecole per

cellula

Attivit

1A e 1B 100 Transglicosilasi

Transpeptidasi

2 20 Transpeptidasi

3 50 Transglicosilasi

Transpeptidasi

4 110 DD-endopeptidasi

DD-

carbossipeptidasi

5 1800 DD-

carbossipeptidasi

6 600 DD-

carbossipeptidasi

RIPRODUZIONE

La maggior parte dei batteri di interesse medico si riproduce mediante SCISSIONE BINARIA (trasversale). Questo processo di riproduzione asessuata assicura alla cellula procariotica una esatta ripartizione del corredo cromosomico tra due cellule figlie, che risulteranno uguali

RIPRODUZIONE

La divisione di un microrganismo per scissione si realizza attraverso fasi successive

1) Inizialmente il corpo batterico si allunga per accrescimento sia della membrana citoplasmatica che della parete cellulare. Ci avviene generalmente in corrispondenza del mesosoma o del sito di membrana a cui ancorato il materiale nucleare.

Manca il fuso mitotico, ma si forma un apparato mitotico primordiale nel quale risulta centrale la funzione della membrana citoplasmatica (mesosomi).

3) Laccrescimento in senso centripeto della parete cellulare e della membrana citoplasmatica porter alla formazione, nella porzione centrale della cellula, di un setto traverso, che determiner lallontanamento dei due nuovi cromosomi per distanziamento delle zone della membrana citoplasmatica alle quali sono ancorati.

2) Contemporaneamente ha inizio la duplicazione del cromosoma batterico

4) Con il completo sviluppo di questa struttura si otterr la separazione delle due cellule figlie.

AnnaritaNotadurante la divisione sono sintetizzate proteine filamentose sensibili al calaleore che guidano il processo di divisione posizionandosi a livello equatoriale

In alcuni casi il setto di parete cellulare, rimanendo a lungo incompleto genera la formazione di raggruppamenti di cellule caratteristici e diversi in rapporto ai successivi piani di divisione cellulare.

La divisione batterica per scissione binaria determina la moltiplicazione del microrganismo in maniera esponenziale, cos che, dopo tre divisioni, da una cellula batterica se ne formano otto

Lintervallo di tempo necessario al batterio per riprodursi detto tempo di duplicazione (o tempo di replicazione) e varia tra i differenti microrganismi e a seconda delle condizioni di crescita:

Escherichia coli e la maggior parte dei batteri ha, in condizioni ambientali ottimali (create in laboratorio), un tempo di duplicazione di 20-30 minuti; in questi casi bastano 12 ore (35 generazioni) per ottenere da una singola cellula miliardi di batteri.

Disponibilit nutrienti

pH

Temperatura

CURVA DI CRESCITA BATTERICA

Per seguire la crescita di una coltura batterica rispetto al tempo si impiegano TERRENI LIQUIDI come ad esempio un brodo nutriente

Utilizzando un sistema di assi

cartesiani semilogaritmico vengono

riportati sullasse delle ascisse i

tempi di osservazione e sullasse

delle ordinate il numero dei

batteri. Si otterr una curva di

crescita distinta in 4 fasi

AnnaritaNotaconto sia batteri vivi che morti xcui la conta pi alta rispetto a quella k otterrei su terreni solidi.

nel terreno liquido inoculato un certo volume di cellule batteriche a quantit NOTA . ad intervalli regolari prelevo un aliquota dal terreno liq e determino il num di cell: conto o con lo spettrofotometro oppure con semina su piastra

AnnaritaNotadeterminazione MISURA QNTATIVA DI UNA POPOLAZIONE :

-dererminazione della densit cellulare con sist fotometrici

-spettrofotometri

DETERMINAZIONE DELLA MASSA CELLULARE-determinaz peso secco-centr-peso umido

1. Fase di latenza (fase lag)

2. Fase di crescita esponenziale o fase logaritmica (fase log)

3. Fase stazionaria 4. Fase di declino o

lisi

AnnaritaNota1-fase di latenza-lagfase di adattamento metabolicoaccrescimento senza divisione-dip num cell disonibilita nutrimla sua durata dipende:disp nutrimento; inversamente proporz alla qnt di inoculo e dirett prop a et cell

AnnaritaNota2-fase espon-log: 2n-diretta proporzionalta tra tempo e concentrha una fase di accelerazione positiva all inizio, una fase esponenziale, e una fase di accel negativa alla fine: il tempo di divisione si allunga

AnnaritaNota

AnnaritaNota3 fase stazionaria. il num di cellule resta costante n vive uguale n muore . alla fine della fase di accelerazioone negativa . si stanno consumando i nutrieniti. equilib dimanico

AnnaritaNotafase di declino num di cell k muoiono maggiore di quelle che sopravvivono oppure inibizione da contatto

Le spore batteriche

AnnaritaNotaTECNICHE DIRETTE PER LA MISURA QUANTITATIVA DI UNA POPOLAZIONE MICROBICA-su terreno liquido-Conteggio cellulare : determinazione concentrazione:-metto una colonia di batteri prelevata con ansa di platino su un vetrino porta oggetto e coproo con un vetrino coprioggetto x nn fare essicare-la camera dv ho inseito i batteri presenta al centro una griglia. al micro identifico un quadrato con tre linee. conto due quad e faccio una medianon di stingue tra vive e morte

AnnaritaNotatecniche dirette...pop micro- su terreno solido-ho provetta x es con 10ml di liquido( con batteri)-prelevo 1 ml e metto in provetta con 9ml di h2o=diluizione 1:10; prendo 1ml da qst seconda e metto in una provetta cn 9ml: 1:100...1:1000..1:10.000: prendo un ml da qst ultima e piastro su agar :incubo a 37 x 16h=ottengo es 6COLONIE

AnnaritaNotaTECNICHE INDIRETTE X MISURA QNT DI UNA POPOLAZ MICRO

mediante misurazione di specifici componenti es : C o N determinazione contenuto di ATP con sistema luciferina - luciferasi

SONO FORME DI

RESISTENZA

LE SPORE

BATTERICHE

SI ORIGINANO

ALLINTERNO DELLA CELLULA BATTERICA CHE

DISGREGANDOSI LIBERA LA

SPORA NELLAMBIENTE

ENDOSPORE

Chi sporula?

ALCUNI BACILLI GRAM POSITIVI

Bacillus B. anthracis CARBONCHIO

B. cereus TOSSINFEZIONI ALIMENTARI

B. subtilis INFEZIONI RESPIRATORIE

Clostridium C. botulinum BOTULISMO

C. difficile COLITE PSEUDOMEMBRANOSA

C. perfringens GANGRENAGASSOSA

C. tetani TETANO

COCCHI Sporasarcina PATOGENI OPPORTUNISTI

UNO STATO DI

CRIPTOBIOSI

IN CUI OGNI SINTESI

MACROMOLECOLARE

E ASSENTE

CARATTERIZZATE DA

CONSENTONO

CARENZA DI

CARBONIO

AZOTO

FOSFORO

AD ALCUNI BATTERI DI

SOPRAVVIVERE IN

CONDIZIONI

AMBIENTALI

SFAVOREVOLI

RESISTONO A ELEVATE TEMPERATURE

RADIAZIONI UV CONGELAMENTO

AGENTI BATTERICIDI

CONDIZIONI

NORMALMENTE

LETALI PER

LA CELLULA BATTERICA

La SPOROGENESI una una

particolare espressione della capacit

di adattamento cellulare alla

disponibilit di nutrienti

nellambiente

Le spore sono formate da cellule sane minacciate dalla fame Knaysi

Ogni specie batterica sporigena pu

essere indotta a formare spore o

mantenuta costantemente in fase

vegetativa agendo sulla composizione e

la disponibilit dei nutrienti

SI EVIDENZIANO

metodo di Gram metodo di Schffer e Fulton

AL MICROSCOPIO

OTTICO IN PREPARATI

COLORATI

AL MICROSCOPIO

ELETTRONICO

cellula vegetativa spora

AnnaritaNota

AnnaritaFormatoVERDE MALACHITE PIU EBOLLSAFRANINA X CONTRASTO

ULTRASTRUTTURA

AnnaritaNota

capaci di sopravvivere nellambiente per tempi molto lunghi

resistenti allessiccamento

resistenti alle alte temperature

resistenti agli agenti chimici

resistenti alle radiazioni UV

cellule metabolicamente inerti

citoplasma disidratato e contenente piccole proteine acido-solubili (protezione

del DNA)

cortex (peptidoglicano modificato, acido dipicolinico + Ca++)

coats (proteine molto stabili, ricche in ponti S-S)

esosporio (struttura fosfolipoproteica) Ultrastruttura di una spora

batterica

AnnaritaFormatoSASP RESISTENZA UV

AnnaritaMatita

AnnaritaFormatoLATTAME NAM

AnnaritaFormatoSIMIL KERATINE

AnnaritaFormatoACCESSORIA CHE CONFERISCE TERMORESIST IMPERM COLORO

AnnaritaFormatoINMP COLORI-RIFRANGENZA-ACCESSORIA

CORTEX

COATS

ESOSPORIO

TERMORESISTENZA

intrinseca composizione

molecolare

disidratazione

mineralizzazione

RESISTENZA Al LISOZIMA

RESISTENZA AI SOLVENTI ORGANICI

The developmental cycle of the endospore.

First the DNA replicates and a cytoplasmic membrane septum forms at one end of the cell. A second

layer of cytoplasmic membrane then forms around one of the DNA molecules (the one that will become

part of the endospore) to form a forespore. Both of these membrane layers then synthesize

peptidoglycan in the space between them to form the first protective coat, the cortex. Calcium

dipocolinate is also incorporated into the forming endospore. A spore coat composed of a keratin-like

protein then forms around the cortex. Sometimes an outer membrane composed of lipid and protein

and called an exosporium is also seen. Finally, the remainder of the bacterium is degraded and the

endospore is released.

CELLULA VEGETATIVA sA

sK

sE

sF

sG

sH

SPORULAZIONE

RNA-polimerasi batterica

GERMINAZIONE

In condizione ambientali

favorevoli una spora ritorna alla

condizione di cellula vegetativa

in 90 e si suddivide in 3 fasi:

ATTIVAZIONE

GERMINAZIONE VERA E PROPRIA

ESOCRESCITA

Perdita delle attivit biologiche della

spora senza che siano evidenti

modificazioni morfologiche

ATTIVAZIONE

INDUTTORE: Stimolo traumatico

(shock termico)

L-alanina, Asparagina,

inosina, glucosio,

fruttosio, Ca++ Mn++

FATTORI DI GERMINAZIONE:

GERMINAZIONE

Perdita di frammenti degradati di peptidoglicano e

dipicolinato di Ca++ Assunzione di H2O e aumento di

volume. Perdita della termoresistenza e della resistenza

allessiccamento, al lisozima e agli agenti chimici

ESOCRESCITA

La cellula vegetativa fuoriesce completamente

dagli involucri sporali e riprende la

sua normale attivit metabolica

terreni di coltura

SUDDIVISIONE DEI TERRENI DI COLTURA PER BATTERI

A) In base allo stato fisico

B) In base alla composizione chimica

C) In base alla funzione

1) liquidi

2) solidi

1) minimi

2) sintetici

3) complessi

1) selettivi

2) discriminativi

3) di arricchimento

Tecniche di isolamento: metodo dello striscio su piastra

Colonie: masse visibili di cellule formate dalle successive divisioni di una o pi cellule La loro grandezza, forma, consistenza e colore dipendono dallorganismo che le produce

a) Serratia marcescens su agar MacConkey

b) Ingrandimento di (a

c) Pseudomonas aeruginosa su agar soy trypticase

d) Shigella flexneri su agar MacConkey

Le colonie raggiungono un diametro che generalmente varia tra 1 e 10 mm. Una colonia batterica formata da circa 106-107 cellule, che derivano da circa 20-25 generazioni a partire dalla cellula iniziale.

Tecniche di isolamento: metodo di diffusione su piastra metodo di inclusione in piastra

AnnaritaNota

2) TERRENI DISCRIMINATIVI: contengono particolari substrati che consentono di rilevare attivit metaboliche e possono essere utilizzati per identificazioni presuntive iniziali (es. fermentazione di zuccheri, attivit proteasica, DNAsica, ecc.)

Batterio patogeno che voglio isolare dalle feci (es: Salmonella typhi)

Batteri non patogeni commensali intestinali