Microbiologia La Placa Cap.2-9

5/10/2018 Microbiologia La Placa Cap.2-9 - slidepdf.com

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Capitolo 2: La cellula battericaCellula batterica cellula procariotica di piccole dimensioni (frazioni di micron a pochi micron)Diverse forme:

- Sferica o quasi sferica: cocchi - Cilindrica: bacilli - Cilindrica, particolarmente corti: cocco-bacilli - Cilindrica, con estremità assottigliate: bacilli fusiformi - Cilindrica, con una o più curvature lungo l’asse: vibrioni e spirilli

Caratteristici aggruppamenti:- Diplococco: batteri riuniti a due a due- Stafilococco: quando danno luogo ad ammassi irregolari- Streptococco: quando si dispongono a catenelle più o meno lunghi- Diplobacillo - Streptobacillo

I componenti inorganici più importanti sono il K, Na, Mg, Ca, Fe, Zn, P, Z.Colorazioni semplici: si eseguono mettendo a contatto un unico colorante con il preparatocontente i batteri da colorare. Sono il cristalvioletto, la fucsina basica e il blu di metilene.Colorazioni differenziali: si usano più coloranti in tempi successivi Colorazione di Gram:

- Il preparato viene trattato con una soluzione di cristalvioletto- Mordenza (mordenti sono quelle sostanze che formano dei composti insolubili con un

colorante rendendone più stabile l’unione con il subsrato) con una soluzione di iodio e ioduro

di potassio in acqua- Decolorante- Secondo colorante di colore facilmente differenziabile da quello del primo colorante

I batteri colorati in violetto sono i gram-positivi, quelli che hanno il colore del secondo colorantesono gram-negativi.Causa? Diversa permeabilità degli involucri cellulari che è maggiore nei gram-negativi.Il cromosoma batterico: enorme singola molecola di DNA, strettamente raggomitolata edirettamente immersa nel citoplasma. Esistono anche molecole di DNA circolare più piccole,denominati plasmidi. Hanno relativa autonomia replicativa e sono in grado di condizionare diversicaratteri fenotipici.La membrana citoplasmatica: composizione lipidica semplice. Sono frequenti gli acidi grassiramificati e derivati dal ciclopropano, mente gli steroli sono completamente assenti. Le proteine dimembrana sono solitamente non glicosilate, quindi gli unici carboidrati presenti sono quelli che

compongono i glicolipidi e glicosfingolipidi.La parete cellulare: essa condiziona la forma del batterio.

- Gram-positivo: membrana citoplasmatica + grosso strato denso si elettroni apparentementeomogeneo

- Gram-negativo: membrana citoplasmatica + sottile strato denso si elettroni apparentementeomogeneo + membrana esternaIn entrambi i tipi di batteri all’esterno c’è uno strato di materiale mucoso di spessore

variabile che è la capsula.Il componente fondamentale è il peptidoglicano che è un polimero. La sua unità strutturale è laseguente:



I diversi polimeri lineari sono poi collegati trasversalmente tra di loro in corrispondenza del

tetrapeptide:- Legame peptidico tra D-alanina e acido meso-diaminopimelico nel tetrapeptide adiacente- Attraverso un corto peptide omopolimerico formato da 5 o 6 molecole di uno stesso

aminoacido mediante legami peptidici fra gruppo carbossilico della D-alanina e aminogruppodella L-lisina del tetrapeptide adiacente.

Si forma una rigida struttura che circonda la cellula batterica.Involucri esterni dei gram-positivi: la parete cellulare è molto spessa ed è formata da numerosistrati di peptidoglicano con intersecate minori quantità di altri polimeri, quasi tutti acidi teicoici.La struttura è altamente polare e quindi si oppone al passaggio delle molecole idrofobiche mentrerisulta permeabile a quelle idrofile. Entrano facilmente zuccheri ed aminoacidi. La parete lega tanti

cationi che garantiscono un ambiente ionico adeguato al funzionamento degli enzimi presenti.Inoltre vengono così tollerate concentrazioni saline dell’ambiente molto più elevate di quelle

tollerate dai gram-negativi. La rigidità della parete permette al batterio di vivere in ambienteipotonico perché non si forma un flusso di acqua.Involucri esterni dei micobatteri: all’esterno della membrana cellulare c’è uno strato di

peptidoglicano che è ricoperto da una struttura ricca di carboidrati che legano al peptidoglicanodegli acidi grassi, gli acidi micolici.Involucri esterni dei batteri gram-negativi: la parete cellulare è formata esclusivamente dapeptidoglicano ed è 10-25 volte più sottile. Non è in grado di contrastare il transito di molecoleidrofobiche. La membrana esterna possiede una notevole capacità di resistenza ad una serie di

sostanze dannose. Ha una struttura bilaminare asimmetrica. Il foglietto esterno presenta illipopolisaccaride batterico, detto LPS. Essa consiste di tre porzioni:

- Lipide A. Rappresenta l’endotossina vera e propria.

Molto diffuso come costituente di

diversi materiali biologici

Assolutamente specifico

della parete cellulare

batterica

tetrapeptide



- Corta catena di zuccheri che forma la parte centrale della molecola.- Lunga catena polisaccatidica con proprietà antigeniche.

Capsula: risulta dalla secrezione di materiale ad alta viscosità che conferisce proprietà adesive asuperfici particolari con la possibilità per il batterio di colonizzare. Formano biofilm.I flagelli sono caratteristici dei batteri a forma cilindrica. Possono essere batteri con flagelli polari o

batteri peritrichi.Le fimbrie sono specifici organi di ancoraggio e determinano l’iniziale colonizzazione della

superficie mucosa.



Capitolo 3: Il metabolismo battericoL’energia utilizzabile è quella dell’ATP. I batteri patogeni sono tutti organismi chemiosintetici, organotrofi ed eterotrofi.Aerobiosi ed anaerobiosi:

- Aerobi obbligati: possono crescere solo in presenza di aria.- Aerobi-anaerobi facoltativi: possono vivere sia in presenza sia in assenza di ossigeno libero.- Anaerobi obbligati: possono vivere solo in assenza di ossigeno.- Microaerofili: non crescono o crescono molto stintamente in presenza di aria.

Da cosa dipende l’anaerobiosi obbligata? - Assenza dell’enzima catalasi in grado di scindere i perossidi che si producono in presenza di

ossigeno. Però alcuni batteri a.o. producono catalasi.- Non viene prodotto l’enzima superossido-dismutasi che protegge il batterio dalla presenza

del radicale superossido libero.- Gli a.o. crescono solo con valori molto bassi di potenziale di ossido-riduzione.



Capitolo 4: La riproduzione batterica e la produzione di sporeIl materiale cromosomico è ancorato alla membrana citoplasmatica. Quando la cellula si duplica, siduplica anche il punto di attacco alla membrana.I batteri in fase L sono caratterizzati dalla assenza di una parete cellulare rigida per cui essi sonomolto fragili, con una forma estremamente variabile e molto sensibili a varie modificazioniambientali. Spesso il batterio entra in fase L quando è in condizioni ambientali sfavorevoli la sintesidel peptidoglicano.Produzione di spore: esclusivo di alcuni bacilli. Nel genere Bacillus il diametro della spora noneccede quello della cellula batterica (sporangio) che non appare deformata. Nel genereClostridium il diametro della spora è maggiore di quello della cellula che appare quindi ingrossatain corrispondenza della spora. All’interno della spora c’è il citoplasma, circondato dalla membrana

plasmatica, alla cui faccia interna è addossato il materiale nucleare. C’è una parete cellulare

rudimentale di peptidoglicano. Intorno ci sono delle membrane molto voluminose:- Cortex formata da peptidoglicani.- Due coats (interno ed esterno), composta da proteine molto stabili.

- Esosporio, una membrana molto sottile di composizione fosfolipoproteica contenente aciditeicoici.

Le attività enzimatiche sono scarse ed è scarso o assente il consumo di ossigeno. Non c’è sintesi di

macromolecole. Nello stato di latenza, la spora può sopravvivere a lungo nell’ambiente al riparo

dei fattori ambientali nocivi. Elevata termoresistenza. Morfogenesi della spora:1) Addensamento del materiale nucleare che si dispone a sbarra.2) Divisione nucleare e separazione dei due nuovi nuclei.3) Uno dei nuclei, migrato verso un polo cellulare, viene racchiuso in una porzione di

citoplasma e viene separato dal resto della cellula da un setto di membrana citoplasmatica.4) Intorno a questa formazione si depositano le diverse membrane.

5) Il materiale nucleare si dispone accollato alla faccia interna della membrana.6) La spora viene ricoperta dall’esosporio. 7) La spora è liberata nell’ambiente e si disintegra lo sporangio.

La sporificazione inizia quando si esauriscono le sostanze nutritive e si accumulano catabolitiprovocando un rallentamento della moltiplicazione. La sporificazione può essere inibitadall’aggiunta di nuovi alimenti all’ambiente.



Capitolo 6: Genetica battericaPlasmidi: molecola di DNA bicatenario a struttura circolare di dimensioni inferiori rispetto alcromosoma batterico. Molti plasmidi possiedono informazioni genetiche in grado di codificareprodotti utili a garantire la sopravvivenza del batterio in particolari situazioni.Sia il cromosoma che i plasmidi hanno elementi che possono traslocare da una zona all’altra del

genoma. Possono causare variazioni di fase nella composizione antigenica dei flagelli.- Sequenze di inserzioni: piccoli tratti di DNA i cui estremi sono caratterizzati dalla presenza di

corte sequenze nucleotidiche ripetute.- Trasposoni: elementi genetici di maggiori dimensioni.- Elementi invertibili: simili ai trasposoni ma hanno in più un enzima peculiare, la DNA-

invertasi che è capace di invertire l’orientamento dell’elemento che lo possiede, nella sua

collocazione nel cromosoma.Il trasferimento intercellulare del materiale genetico:

- Trasformazione: i batteri assumono DNA presente in forma solubile nell’ambiente. - Trasduzione: alcuni batteriofagi possono trasferire occasionalmente geni batterici da una

cellula ad un’altra. - Coniugazione: trasferimento diretto di materiale genetico attraverso un contatto fisico.

Solo la trasformazione è evoluta per portare al trasferimento di materiale genetico. Le altre duepossono portare al trasferimento di materiale genetico ma solo come conseguenza di errori.



Capitolo 7: L’azione patogena dei batteri Batteri a circolazione esclusivamente umana:

- Infezione esogena: trasmissione di un microrganismo patogeno da un individuo inetto a unindividuo sano. Le malattie a lungo decorso garantiscono la diffusione dell’infezione e quindi

la sopravvivenza della specie batterica.- Infezione endogena: passaggio di un microrganismo già presente come commensale in

qualche distretto dell’ospite in altre sedi dello stesso. La sopravvivenza della specie battericaè garantita dalla trasmissione da individuo a individuo al di fuori di situazioni morbose.L’infezione è l’esito della dislocazione accidentale di un batterio commensale da una zona

dell’organismo, dove è ospite abituale, in un’altra dove è in grado di dare un processo

morboso oppure di una diminuita difesa antimicrobica nella zona dove i batteri sono dinorma presenti come innocui commensali.

Zoonosi: trasmissione accidentale dell’infezione dall’animale all’uomo. In alcune circostanze, anche batteri ambientali possono infettare accidentalmente l’uomo. Patogeno è capace di invadere i tessuti di un organismo e di moltiplicarvisi, danneggiando in

modo più o meno grave il normale funzionamento dell’organismo ospite con la produzione di una

o più sostanze tossiche specifiche. Esistono segmenti di DNA che formano le isole di patogenicità,e sono responsabili della patogenicità batterica.I batteri patogeni si moltiplicano negli spazi intercellulari o all’interno di elementi cellulari. Colonizzazione delle mucose: le adesine sono strutture superficiali in grado di legarsi allamembrana di cellule eucaristiche o a proteine della matrice intercellulare. I materiali capsularipossono favorire l’adesione batterica a superfici lisce (biofilm). I batteri che colonizzano mucose

dotate di epiteli con cilia vibratili, sintetizzano sostanze con azione ciliostatica.Ancorati all’epitelio mucoso, i batteri iniziano a moltiplicarsi. Si producono tossine. Penetrazione nei tessuti profondi dell’ospite: dopo aver distrutto localmente l’epitelio, i batteri,

attraverso un varco così costruito, giungono alla sottomucosa. In alcune circostanze, è possibileche i batteri penetrino direttamente nelle cellule dell’epitelio mucoso. In particolari situazioni, il

batterio rimane localizzato nella sottomucosa e l’infezione è localizzata a meno che non produca

una tossina che diffonde per via ematica e porta a infezione sistemica ( tossiemia). In altresituazioni i batteri possono raggiungere il torrente circolatorio e diffondere nell’organismo

(batteriemia). Alcuni batteri sono in grado di presentare un certo mimetismo molecolare eantigenico, cioè possiedono componenti strutturali che presentano analogie di composizione conmateriali già presenti nei tessuti dell’organismo ospite che vengono quindi difficilmente identificati

come non-self dal sistema immunitario.La tossigenicità dei batteri: si considerano le tossine batteriche sensu stricto:

- Esotossine: veleni batterici di natura proteica che vengono eliminati all’esterno della cellulabatterica e che sono dotati di una specifica azione tossica sovente legata ad una particolareattività enzimatica. Vengono distrutte dai succhi gastrici (tranne le enterotossinestafilococciche e la tossina botulinica) . gli effetti tossici sono tipici di ciascuna esotossina.o Esotossine che agiscono a livello delle strutture della superficie cellulare:

Tossina esfoliativa: tossina monomerica prodotta da Staohylococcus aureus.Porta alla sindrome della cute ustionata da stafilococco o malattia di Lyell onecrolisi epidermica acuta. È rappresentata dallo scollamento di più o menoampie zone di epidermide in seguito a stimoli meccanici di assoluta modestia.Provoca la rottura delle proteine della matrice intercellulare dello strato

granuloso dell’epidermide. Tossine emolitiche: prodotte da batteri gram-positivi, il cui prototipo è la

emolisina alfa di Staohylococcus aureus.



Tutte prodotte da Streptococcus pyogenes.

Interagiscono con i linfociti T stimolando

l’attivazione e la conseguente moltiplicazione

della relativa popolazione cellulare, in una

percentuale enormemente amplificata rispetto a

quella che viene usualmente interessata nelcorso della risposta a una normale stimolazione

antigenica.

o Esotossine che agiscono alterando il contenuto intracellulare di AMP-ciclico: Tossina colerica di Vibrio colera. LT di Escherichia coli. Tossina pertossica di Bordetella pertussis. Essa diffonde dalla mucosa trcheo-

bronchiale nell’organismo e può interagire con vari tipi di cellule provocando

diverse manifestazioni in base alle modificazioni delle differenti prestazionifisiologiche delle cellule bersaglio.

o Esotossine che agiscono inibendo la sintesi proteica celluare: Tossina difterica: prodotta da Corynebacterium diphteriae. L’infezione si localizza

al livello del faringe e delle primissime vie respiratorie e il batterio non mostraalcuna tendenza alla diffusione.

Tossina A di Pseudomonas aeruginosa. Tossina di Shiga: prodotta da Shigella dysenteriae.

o Esotossine citotossiche per azione sul citoscheletro: sono tutte tossine binarie,formate da due distinti componenti, A, active e B, binding.

o Tossine neurotrope: Tossina tetanica: prodotta da Clostridium tetani , un batterio sporigeno

anaerobio obbligato. La diffusione è circoscritta, ma la tossina è molto potentetale da diffondere nell’organismo per via ematica e tale da risalire

centripetamente il sistema nervoso centrale dove blocca gli impulsi inibitori dellacontrazione muscolare riflessa provocando spasmi generalizzati: paralisi

spastica. Tossina botulinica: prodotta da Clostridium botulinum, un batterio sporigeno

anaerobio obbligato. La tossina prodotta è resistente ai succhi gastrici e diffondenell’organismo avendo come bersaglio il sistema nervoso periferico impedendo il

rilascio di acetilcolina a livello della sinapsi colinergica delle giunzionineuromuscolari. Consegue paralisi flaccida, con morte per paralisi dellamuscolatura respiratoria.

o Esotossine che agiscono come superantigeni: Enterotossine stafilococciche. Tossina dello shock tossico. Tossine pirogene streptococciche. Superantigene streptococcico.

- Endotossine: si indica la componente tossica legata alla porzione lipidica del lipopolisaccarideche costituisce lo strato periferico della membrana esterna dei batteri gram-negativi. Il lipideA costituisce la vera porzione tossica del LPS.



Capitolo 8: I farmaci antibattericiEsistono sostanze chimiche in grado di danneggiare selettivamente i batteri senza ledere le celluledell’organismo parassitario. tossicità selettiva.I farmaci antibatterici agiscono inibendo una determinata via metabolica essenziale per il batterio,per cui sono attivi solo nei confronti dei batteri attivamente metabolizzanti.Due categorie:

- Batteriostatici: agiscono primitivamente arrestando la moltiplicazione batterica. Aconcentrazioni elevate o dopo un tempo di contatto molto lungo, uccidono il batterio.

- Battericidi: agiscono uccidendo i batteri.Chemioterapici prodotti per sintesi:

- Sulfamidici: di tipo batteriostatico. Essi contrastano efficacemente la sintesi degli acidi folici,competendo con l’acido p-amino-benzoico nei confronti dell’enzima che ne catalizza

l’inserimento nella molecola. si pensò che la sintesi di chemioterapici potesse essere basata razionalmente sulla sintesi di

analoghi strutturali di vari metaboliti essenziali conosciuti, gli antimetaboliti. La maggior

parte di essi, però, non sono abbastanza selettivi.- Isoniazide e altri chemioterapici antimicobatterici: l’isoniazide ha un’azione micobattericida

che è dovuta alla sua analogia strutturale con la nicotinammide e la piridossamina. Vieneostacolata la sintesi di NAD e si inibiscono alcuni enzimi coinvolti nella sintesi di acidi micolicie nel conseguente aumento della fragilità della parete cellulare dei micobatteri.

- Nitrofurani e nitroimidazoli: sono attivi su quasi tutti gli agenti di malattie da infezione, adeccezione dei virus. La nitrofurantoina è indicata nelle terapie delle infezioni alle vie urinarie.I nitroimidazoli agiscono interferendo con la sintesi di DNA e RNA provocando ladegradazione del DNA preesistente.

- Chinoloni: interazione con la girasi e con la topoisomerasi IV.

Gli antibiotici: sostanze naturali prodotte da microrganismi di basso peso molecolare ecaratterizzate dal fatto di possedere, a basse concentrazioni, tossicità antibatterica selettiva e diesplicare la loro azione interferendo nei processi di crescita e di moltiplicazione deglimicrorganismi. Possono portare ad effetti batteriostatici reversibili o battericidi.

- Beta-lattamici: o Penicilline: la molecola è caratterizzata da un nucleo fondamentale di acido 6-

aminopenicillanico (L-cisteina + D-valina in una struttura biciclica beta-lattamico-diidrotiazinica). Differiscono per il radicale acilico condensato nel gruppo aminico.L’anello beta-lattamico è il punto debole e il legame CO-N è spezzato dalle beta-latamasi.

Le penicilline ad ampio spettro sono rappresentate essenzialmente dalleaminopenicilline, dalle carbossipenicilline, dalle ureidopenicilline e dallesulfossipenicilline. Esse sono attive anche sui gram-negativi.Ogni penicillina ha una affinità selettiva per una o più PBP e quindi il blocco dellasintesi del peptidoglicano può interessare prevalentemente la sintesi dei settiintercellulari o i vari punti di crescita alla periferia del batterio. L’evento finale è la lisi

della cellula batterica.



o Cefalosporine e cefamicine: hanno uno spettro d’azione simile alle penicilline con

l’aggiunta dei batteri gram-negativi e una certa resistenza ad alcune beta-lattamasi. Lecefamicine sono prodotte da streptomiceti.

o Tienamicina: prodotto da Streptomyces cattleya o Imipenem: comprende i gram-negativi e i gram-positivi, aerobi e anaerobi, con

specifica attività su Pseudomonas. Resistente all’attività delle beta-lattamasi.o Acido clavulanico: modesta azione antibatterica con notevole potere inibente su

numerose beta-lattamasi con le quali si combina in modo stabile e può essere usato inassociazione con penicilline ad ampio spettro che esso protegge dall’azione delle beta-lattamasi.

o Moxalactam: spettro d’azione particolarmente ampio, spiccata resistenza alle beta-lattamasi.

o Monobattamici: monociclici.o Aztreonam: notevole attività nei confronti dei gram-negativi.

- Antibiotici che inibiscono la sintesi di peptidoglicano: o Fosfomicina: agisce bloccando una fase molto precoce del processo di sintesi del

peptidoglicano.o Cicloserina: analogo strutturale della D-alanina. Impedisce la isomerizzazione da L-

alanina a D-alanina e la formazione del dimero della D-alanina necessario alcompletamento del pentapeptide nell’unità basale del peptidoglicano.

o Vancomicina e ristocetina: glicopeptidi prodotti da actinomiceti che si complessano aldimero D-alanina-D-alanina terminale del pentapeptide dell’unità basale del

peptidoglicano impedendo le operazioni terminali che portano all’inserimento

dell’unità basali nella zona di accrescimento del peptidoglicano, provocando unaccumulo di molecole dell’unità basale del peptidoglicano legate al vettore lipidico dal

quale ne viene impedito il rilascio.o Bacitracina: inibisce la de fosforilazione del vettore lipidico dell’unità basale del

peptidoglicano, impedendone il rientro nel ciclo biosintetico.- Inibizione della sintesi si DNA:

o Novobicina: antibiotico prodotto da Streptomyces niveus e spheroides. Ha una certatossicità. È battericida perché inattiva la girasi o la topoisomerasi II del batterio.

- Inibizione della sintesi di RNA: o Rifamicine: attivi nei confronti dei gram-positivi e gram-negativi. Si lega alla subunità

beta della RNA-polimerasi batterica. È abbastanza selettiva.- Inibizione della sintesi proteica:

o Tetracicline: inibiscono la subunità 30S. Viene impedito l’attacco dell’aminoacil-RNA-ta livello del codone iniziatore.

o Aminoglicosidi: inibiscono la subunità 30S. prodotti da Streptomyces oMicromonospora. Spettro d’azione esteso a gram-positivi e gram-negativi. I principalisono streptomicina, gentamicina…



o Macrolidi: inibiscono la subunità 50S. Portano a disaccoppiamento del processo diformazione del legame peptidico con l’attacco di nuovi ribosomi allo RNA-messaggero.I principali sono eritromicina, oleandomicina, spiramicina, azitromicina, claritromicina.Lo spettro di azione è come quello delle penicilline a cui si aggiungono i gram-negativi.Hanno azione batteriostatica.

o Cloramfenicolo: inibiscono la subunità 50S bloccando la peptidil-transferasi. Ampiospettro di attività che comprende i gram-negativi e positivi.

o Lincosamidi: inibiscono la subunità 50S. Batteriostatici, con spettro di attività simile aimacrolidi.



Capitolo 9: Disinfezione e sterilizzazioneDisinfezione: qualsiasi procedimento che si prefigga la uccisione di microrganismi patogenipresenti nell’ambiente. Si ottiene mediante l’impiego di adatte concentrazioni di particolari

sostanze chimiche. Portano a molteplici meccanismi:- Denaturazione delle proteine;- Ossidazione di gruppi sulfidrilici liberi o di altri gruppi funzionali di enzimi;- Alterazione delle membrane per solubilizzazione dei lipidi, per il processo di proprietà

tensioattive.Sterilizzazione: qualsiasi procedimento che si prefigga la distruzione di tutti i microrganismipresenti in un determinato materiale. Possono essere impiegati mezzi chimici come la esposizionea vapori di formaldeide o all’ossido di etilene in forma gassosa, ma più spesso si utilizzano mezzi

fisici come il calore e la filtrazione.- 2 ore a 180 °C- 3 ore a 140 °C

Microbiologia La Placa Cap.2-9

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