Microbiologia stud
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MICROBIOLOGIAMICROBIOLOGIA
Porta AmaliaPorta AmaliaPorta AmaliaPorta Amalia
“GENERAZIONE SPONTANEA”Aristotele (384 -322 a.C.)
Solo verso la fine del Fine XIX sec. numerosi scienziati
indipendentemente, hanno sviluppato le varie discipline che
oggi vanno sotto il nome di MICROBIOLOGIA.
1668, Francesco Redi pubblicò
"Esperienze intorno alla
generazione degli Insetti”
"Omne vivum ex ovo"
"All life comes from an egg"
1668, Francesco Redi pubblicò
"Esperienze intorno alla
generazione degli Insetti”
"Omne vivum ex ovo"
"All life comes from an egg"
Nei barattoli chiusi non si sviluppava la vita perché
mancava l'aria Redi allora modificò il suo
esperimento…OK
Nei barattoli chiusi non si sviluppava la vita perché
mancava l'aria Redi allora modificò il suo
esperimento…OK
1675, Antoni van Leeuwenhoek
minuscoli organismibrodi, succhi
1675, Antoni van Leeuwenhoek
minuscoli organismibrodi, succhi
PURTROPPOPURTROPPO
1745, J.T. Needham, 1745, J.T. Needham,
brodo di pollo sterilizzato,
Messo in un contenitore sterile e chiuso
formazione di microbi
brodo di pollo sterilizzato,
Messo in un contenitore sterile e chiuso
formazione di microbi
1765, Lazzaro Spallanzani1765, Lazzaro Spallanzani
macchie scure
Uova
proveniente dall'aria
intrappolata nel contenitore
macchie scure
Uova
proveniente dall'aria
intrappolata nel contenitore
cambiate le qualità dell’aria incapace di originare la vitacambiate le qualità dell’aria incapace di originare la vita
LOUIS PASTEUR (1822-1895)Uno dei suoi meriti è quello di aver confutato definitivamente
la teoria della “GENERAZIONE SPONTANEA”Aristotele (384 -322 a.C.)
Verso la metà del XIX sec, L’Accademia Francese delle Scienze
destinò un premio
Verso la metà del XIX sec, L’Accademia Francese delle Scienze
destinò un premio
Il premio fu vinto nel 1864 Il premio fu vinto nel 1864
Fino al 1860 la dottrina dellagenerazione spontanea dei microbi era diffusamente
accettata.
Fino al 1860 la dottrina dellagenerazione spontanea dei microbi era diffusamente
accettata.
A partire dal 1859 1864 A partire dal 1859 1864
Fu il primo ad adottare i termini AEROBIO ed ANAEROBIO per descrivere gli effetti dell’aria sui microrganismi.
1885 Virus della rabbia dal midollo spinale di un coniglio morto di rabbia…inattivato…iniettato in un ragazzo ammalato…il ragazzo sopravvisse…
in suo onore nel 1886 costruirono
L’ISTITUTO PASTEUR a Parigi.
Fu il primo ad adottare i termini AEROBIO ed ANAEROBIO per descrivere gli effetti dell’aria sui microrganismi.
1885 Virus della rabbia dal midollo spinale di un coniglio morto di rabbia…inattivato…iniettato in un ragazzo ammalato…il ragazzo sopravvisse…
in suo onore nel 1886 costruirono
L’ISTITUTO PASTEUR a Parigi.
omne vivum ex vivoomne vivum ex vivo
Joseph Lister (1827-1912)Joseph Lister (1827-1912)Sterilizzava gli strumenti chirurgici
Utilizzò acido carbonilico, calore ecc….
Dimostrando indirettamente il coinvolgimento dei
microrganismi in alcune malattie
ROBERT KOCH (1843-1910)ROBERT KOCH (1843-1910)
confrontò l’efficacia dei vari antisettici chimici
Fili di seta con spore di antrace- soluzione antisettica -
Il percloruro di mercurio…distruggeva le spore anche a
diluizioni alte ed in breve tempo
confrontò l’efficacia dei vari antisettici chimici
Fili di seta con spore di antrace- soluzione antisettica -
Il percloruro di mercurio…distruggeva le spore anche a
diluizioni alte ed in breve tempo
L’obiettivo primario di Koch: isolare colture pure di batteri.
Microscopio: Microscopio: bove morto di antrace
Confermò la “TEORIA MICROBICA” Confermò la “TEORIA MICROBICA” delle malattie.delle malattie.
lunghi corpi cilindrici solo nei campioni degli animali infetti
Dedusse che i corpi cilindrici erano Agente causale del
CARBONCHIO
isolò Bacillus anthracis dal liquido ottenuto da un occhio di bue
infetto (attraverso passaggi successivi in un terreno liquido)
scheggia sterilizzata
Topo sano
malattia
1876, Disegni di Koch riproducenti Bacillus anthracis1876, Disegni di Koch riproducenti Bacillus anthracis
•Per ogni malattia deve essere presente un microrganismo specifico (non essere presente in altre malattie ne’ in individui sani).
•Il microrganismo sospetto può essere isolato in una coltura pura, al di fuori dell’ospite.
•Il microrganismo isolato, quando inoculato in un ospite suscettibile, deve riprodurre sintomi uguali a quelli osservati nell’ospite da cui è stato isolato.
•Il microrganismo può essere isolato in una coltura pura ottenuta dall’ospite infettato sperimentalmente.
POSTULATI di KOCH
Mycobacterium tuberculosis nello sputo di un paziente con tubercolosi. Colorazione per acido resistenza (acid fast stain).
Seguendo questi postulati, Koch nel 1884 dimostrò che la tubercolosi era dovuta a un‘infezione da Mycobacterium tuberculosis
eziologia multipla (una malattia, molti «determinanti»)
una stessa causa può indurre malattie differenti
un microrganismo che risponde ai postulati è la causa della malattiaun microrganismo che risponde ai postulati è la causa della malattia
PERO’Questo microrganismo è la sola e completa causa?
PERO’Questo microrganismo è la sola e completa causa?
LA TEORIA CELLULARE
I microscopistrumenti preziosi per studiare le cellule
Le prime osservazioni con i microscopi risalgono al XVII secolo
nel 1660 A. van Leeuwenhoek fece le prime osservazioni su cellule vive
verso la fine del secolo R. Hooke studiò gli strati della corteccia di quercia e diede il nome di “celle” alle strutture da lui osservate
Occorsero due secoli prima che gli studiosi
riuscissero ad andare al di là delle pure e
semplici osservazioni e comprendessero la
reale importanza delle cellule.
LA TEORIA CELLULARE
Unificò le conoscenze sulle cellule
La sua formulazione si basa sul lavoro di tre scienziati del XIX secolo:M. SchleidenT. ShwannR. Virkow
Nel 1838 T. Shwann (zoologo) e
M. Schleiden (botanico) proposero la teoria cellulare:
“ Tutti gli organismi sono costituiti da cellule e da componenti cellulari”
Nel 1860 R Virkow fece le prime osservazioni sulle
cellule in riproduzione ed affermò…
“Ogni cellula vivente deriva
da una cellula preesistente”proprio come un animale si origina solo da un
animale
La teoria cellulare le cellule sono le unità strutturali degli organismi viventi (Tutti gli organismi viventi sono costituiti da una o più cellule)
le cellule sono le unità funzionali degli organismi viventi (Le reazioni chimiche di un organismo vivente, compresi i meccanismi di liberazione dell'energia e le reazioni di biosintesi, hanno luogo all'interno delle cellule)
le cellule sono le unità funzionali degli organismi viventi (Le reazioni chimiche di un organismo vivente, compresi i meccanismi di liberazione dell'energia e le reazioni di biosintesi, hanno luogo all'interno delle cellule)
ogni cellula deriva da un’altra cellula preesistente
(Le cellule contengono le informazioni ereditarie degli organismi di cui fanno parte, e queste informazioni passano dalla cellula madre alla cellula figlia)
ogni cellula deriva da un’altra cellula preesistente
(Le cellule contengono le informazioni ereditarie degli organismi di cui fanno parte, e queste informazioni passano dalla cellula madre alla cellula figlia)
Importante corollario: Weismann 1880tutte le cellule viventi hanno una origine in comune
Importante corollario: Weismann 1880tutte le cellule viventi hanno una origine in comune
La CellulaLa Cellula
PROCARIOTI pro-karyion:prima del nucleo
Batteri Protisti, animali, piante e funghi
Membrana cellulare
Piccole con interno omogeneo Più grandi e con nucleo
EUCARIOTIeu-karyion:vero nucleo
2 Livelli di organizzazione
DIMENSIONI delle CELLULE
Unità di misura: micrometro o micron (m) 1 m = 10-3 mm= 10-6 m
Le cellule procariotiche: 1 - 10 m
Le cellule eucaritiche: 10 - 100 m
Le dimensioni delle cellule e dei loro componenti
ProcariotiProcarioti
• Organismi UNICELLULARI con struttura cellulare semplice e nucleo non separato dal citoplasma
Due tipi principali: batteri ed archaeobatteri
La cellulaStruttura minima in grado
di compiere tutte le attività della vita
•Porzione del citoplasma dove si concentra il DNA
•DNA procariotico:•Unica molecola circolare•Pochissime proteine legate•Attaccato alla MP
- Organismi unicellulari o pluricellulari
- Strutturalmente più complessi: organelli e citoscheletro
Appartengono: alghe, funghi, protozoi, piante e gli animali
EucariotiEucarioti
La cellula degli La cellula degli eucariotieucarioti
La formaPuò variare in funzione di:
Ambiente liquido forma sferica
Ruolo es: emazia, neurone, cell.
epiteliali
Tempo propaggini ameboidi,
secrezione
Costrizioni esterne
Eucarioti
Le dimensioniPossono variare da poche decine di micron a
parecchi mm
Linfocita 5 m
Cellula uovo 150 m
Neuroni corpo di alcune decine di mm;
prolungamenti oltre il metro
Sincizio muscolare scheletrico lungo alcuni
cm
Eucarioti -> uomo
Le molecole degli organismi viventiLe molecole degli organismi viventi
• L’ acqua di una cellula, gli ioni inorganici e piccole molecole organiche rappresentano il 75-80% del peso di una cellula vivente.
• Le macromolecole (proteine, polisaccaridi, DNA) rappresentano il rimanente del peso di una cellula
• Le attività delle molecole cellulari sono governate dagli stessi principi della chimica
Membrane BiologicheMembrane Biologiche
Formazione di compartimenti il cui ambiente “interno” differisce da quello “esterno”:
Organuli
• Trasporto di molecoleTrasporto di molecole
• Attività specificheAttività specifiche
NucleoNucleo• Involucro nucleare:Involucro nucleare:
– Membrana esterna + membrana interna– Pori nucleari
• NucleoplasmaNucleoplasma
• Cromatina: DNA+proteineCromatina: DNA+proteine
• Nucleolo: trascrizione rRNANucleolo: trascrizione rRNA
Membrana interna+Membrana esternaMembrana interna+Membrana esternaNucleoplasmaNucleoplasma
NucleoloNucleolo
CromatinaCromatina
Poro nuclearePoro nucleareMembrana internaMembrana interna
Membrana esternaMembrana esterna
Poro nuclearePoro nucleare
ParticolareParticolaredelladella
membranamembrana
•Rete di elementi tubulari e cisterneRete di elementi tubulari e cisterne ramificate ed interconnesseramificate ed interconnesse
•Reticolo Endoplasmatico RugosoReticolo Endoplasmatico Rugoso•Sintesi proteine di secrezioneSintesi proteine di secrezione
•Reticolo Endoplasmatico LiscioReticolo Endoplasmatico Liscio•Vescicole di trasportoVescicole di trasporto
•Sintesi lipidi e lipoproteineSintesi lipidi e lipoproteine•Sintesi membraneSintesi membrane
NucleoNucleoRibosomiRibosomi
RERRER
RELREL
VescicoleVescicole
ReticoloReticoloEndoplasmaticoEndoplasmaticoRugosoRugoso
ReticoloReticoloEndoplasmaticoEndoplasmaticoLiscioLiscio
Apparato del GolgiApparato del Golgi
• Dittiosomi: Sacculi+Vescicole Golgiane
• Cisterne appiattite impilate: sacculi
• Regioni cis e trans
• Rieleborazione e conservazione proteine dal RER
MitocondrioMitocondrio• Trasformazione dell’energia:
Chimica>ATP:Respirazione cellulare
• Membrana esterna• Membrana interna
– Creste mitocondriali
• Matrice– Enzimi, ribosomi
• DNA circolare
MatriceMatrice
Creste mitocondrialiCreste mitocondriali
Creste mitocondrialiCreste mitocondriali
Membrana internaMembrana interna
Membrana esternaMembrana esterna
MEMEMEME
A.GolgiA.Golgi
LisosomaLisosomaPrimarioPrimario
LisosomaLisosomaSecondarioSecondario
•Origine dall’apparato del Golgi
•Enzimi idrolitici (carboidrati, lipidi, acidi nucleici)
•Digestione e distruzione di corpi estranei o cellulari
RERRER
A.GolgiA.Golgi
FagosomaFagosoma
FagocitosiFagocitosi LisosomaLisosomaPrimarioPrimario
Componente Componente cellulare cellulare
danneggiatadanneggiata
CitoscheletroCitoscheletro• Rete di filamenti proteici connessa con la
membrana plasmatica ed organuli
• Traffico cellulare
• Movimenti cellulari
• Costituenti:– Microtubuli– Microfilamenti– Filamenti intermedi
MicrotubuliMicrotubuli
MicrofilamentiMicrofilamenti
Filamenti IntermediFilamenti Intermedi
Ciglia e FlagelliCiglia e Flagelli
• Microtubuli
• Corpo basale: 9+0
• Assonema: 9+2
Centrioli e Corpo basale: 9+0Centrioli e Corpo basale: 9+0
CitoplasmaCitoplasma
• Composizione:- Cytosol
- Particelle insolubili in sospensione
> Cytosol:- solvente acquoso
- soluti vari: ioni, micro e macromolecole
Liberi nel citoplasmaLiberi nel citoplasmaReticolo Endoplasmatico: rugosoReticolo Endoplasmatico: rugosoMitocondriMitocondriCloroplastiCloroplasti
S unità Svedberg, riferita alla massa e alla densità di una molecola S unità Svedberg, riferita alla massa e alla densità di una molecola
Particelle ribonucleoproteiche: Particelle ribonucleoproteiche: rRNA+proteinerRNA+proteine
Sintesi proteica: traduzioneSintesi proteica: traduzione
Micrografia elettronica dei 70S
grado di relazione evolutivagrado di relazione evolutiva
Mod
ific
he e
stre
mam
ente
lent
e du
rant
e l’
evol
uzio
neM
odif
iche
est
rem
amen
te le
nte
dura
nte
l’ev
oluz
ione
TRE DOMINITRE DOMINITRE DOMINITRE DOMINI
Albero filogeneticoAlbero filogenetico