Strutture esterne della cellula...
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1 La struttura dei batteri # = non sono presenti in tutti i batteri # # # # # X X X (enzimi) 2 Strutture esterne della cellula batterica Capsula e strato mucoso: è un involucro mucoso esterno alla parete che viene detto CAPSULA se è tenace e adeso alla cellula, mentre è detto STRATO MUCOSO se è meno adeso (distinzione non netta). È spesso costituita da polisaccaridi ad alto peso molecolare (anche detti ESOPOLISACCARIDI, EPS); talvolta è un polimero di aminoacidi (per es. il glutammato in Bacillus antharcis) Conferisce adesività, protegge dalla essicazione, ostacola la fagocitosi Permette a patogeni come Haemophilus influenziae o Neisseria meningitidis di raggiungere gli organi bersaglio Esempio classico è quello di Streptococcus mutans, che scinde il saccarosio in fruttosio e glucosio, usando quest’ultimo per la sintesi di un polimero viscoso detto destrano che contribuisce alla formazione della placca dentaria La capsula o lo strato mucoso contribuiscono alla formazione dei BIOFILM (un biofilm è una comunità strutturata di cellule batteriche racchiuse in una matrice polimerica solitamente autoprodotta e adesa a una superficie inerte o vivente) Visualizzazione della capsula con inchiostro di china
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La struttura dei batteri
# = non sono presenti in tutti i batteri
#
#
#
#
#
X
X
X
(enzimi)
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Strutture esterne della cellula batterica
Capsula e strato mucoso: è un involucromucoso esterno alla parete che viene detto CAPSULAse è tenace e adeso alla cellula, mentre è dettoSTRATO MUCOSO se è meno adeso (distinzione nonnetta). È spesso costituita da polisaccaridi ad altopeso molecolare (anche detti ESOPOLISACCARIDI,EPS); talvolta è un polimero di aminoacidi (per es. ilglutammato in Bacillus antharcis)
Conferisce adesività, protegge dalla essicazione, ostacola la fagocitosi
Permette a patogeni come Haemophilus influenziae oNeisseria meningitidis di raggiungere gli organi bersaglio
Esempio classico è quello di Streptococcus mutans,che scinde il saccarosio in fruttosio e glucosio, usandoquest’ultimo per la sintesi di un polimero viscoso dettodestrano che contribuisce alla formazione della placcadentaria
La capsula o lo strato mucoso contribuiscono allaformazione dei BIOFILM (un biofilm è una comunitàstrutturata di cellule batteriche racchiuse in una matricepolimerica solitamente autoprodotta e adesa a unasuperficie inerte o vivente)
Visualizzazione della capsula con inchiostro di china
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Alcuni esempi diESOPOLISACCARIDI
Importanza tecnologica degliESOPOLISACCARIDI
Recentemente gli EPS sono studiati per il lororuolo positivo nei riguardi della salute umana(principalmente dovuto al loro effettoPREBIOTICO e immunomodulatorio)
Effetti positivi degliESOPOLISACCARIDI
Sin dagli anni ’50, produzione di destrano daLeuconostoc mesenteroides, utilizzatonell’industria alimentare come addensante,stabilizzante ed emulsificante, per modificare leproprietà reologiche dei prodotti, e nell’industriafarmaceutica come sostituto del plasmasanguigno
Gli EPS prodotti dai batteri lattici possonocontribuire considerevolmente alla consistenza(texture) di yogurt, formaggi e prodotti daforno (cremosità, trattenimento di acqua, etc)
Altre strutture esterne della cellula batterica
Flagelli e cilia: sono strutture filamentose presenti sulla superficie esterna dialcuni batteri (ancorati alla parete), costituite da filamenti di una proteinadenominata FLAGELLINA e permettono il movimento del batterio
http://www.kbg.fpv.ukf.sk/studium_materialy/cytologia/biciky%20a%20riasinky.swfhttp://web.biosci.utexas.edu/psaxena/MicrobiologyAnimations/Animations/BacterialMotility/micro_motility.swf
I flagelli sono lunghe strutture che permettono un movimento “a elica” o “a cavatappi” o“a frusta”
Le ciglia sono strutture più corte e numerose dei flagelli, che permettono un movimento “a remi”
Il movimento (tassi) batterico avviene grazie al consumo di molecole di ATP e permette alla celluladi spostarsi verso condizioni ambientali più favorevoli (meno pericolose o più ricche di nutrienti)
Flagelli peritrichiFlagelli in posizione polare
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batterio LOFOTRICO (cioè avente un ciuffo di ciglia o flagelli in posizione polare)
I pili (o fimbrie) sono strutture costituite da filamenti di una proteina denominataPILINA; possono essere cavi (permettono il passaggio di DNA nei pili coniugativi;vedremo più avanti i pili coniugativi F) o non cavi (permettono l’ancoraggio asubstrati nutritivi)
SONO PREVALENTEMENTE ORGANI DI ANCORAGGIO
PILI: sono strutture proteiche filamentose che si ritrovano sulla superficie di alcunecellule batteriche
Il termine PILO viene spesso usato come sinonimo di FIMBRIA, anche sealcuni ricercatori riconoscono una differenza ed utilizzano la parola "pilo" soloper indicare un particolare tipo di fimbria impiegata nella CONIUGAZIONEBATTERICA, più precisamente detta "pilo sessuale" o "pilo coniugativo"
pilo coniugativopili sulla superficie di cocchi
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Flagelli e pili osservati al microscopio elettronico
La struttura tridimensionale del flagello
FLAGELLI POLARI PILI SULLA SUPERFICIE DI UN BATTERIO
si noti la lunghezza del flagello!
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L’endospora batterica
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La spora battericaL’endospora batterica è una struttura cellulare dormiente, di resistenza e NONRIPRODUTTIVA, prodotta solo da alcuni membri della divisione Firmicutes (in
particolare i generi Bacillus e Clostridium) (vanno ricordati!!!)
La funzione primaria delle endospore è quella di assicurare la sopravvivenza delbatterio durante periodi di stress ambientali estremi
Esse sono resistenti ai raggi UV e gamma, alla carenza di acqua, al lisozima, atemperature estreme, alla carenza estrema di nutrienti e a molti disinfettanti chimici
Le spore batteriche sono agenti finalizzati alla sopravvivenza della cellula, NONagenti di dispersione o il risultato di riproduzione come le spore fungine
Forma Vegetativa Forma Sporale
SPORULAZIONE
GERMINAZIONE9
Il processo di formazione dell’endosporaspecifici segnali ambientali di tipo chimico e fisico
1 - citoplasma e materiale genetico si concentrano in una precisa parte della cellula (polare, sub-polare, mediana)
2 - la cellula si disidrata3 - l’attività metabolica rallenta e il consumo di
energia diminuisce4 - si formano gli involucri o pareti sporali
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Involucri o pareti sporali
ENDOSPORA
SPORANGIO INVOLUCRI O PARETI SPORALIContengono peptidoglicano, proteine, e complessi di acido dipicolinicoassociato a ioni Ca2+ (DONANO TERMORESISTENZA)
Osservazione al microscopio ottico di un batterio sporigeno
Le spore al microscopio ottico in contrasto di faseappaiono come strutture rifrangenti (moltoluminose) libere o ancora all’interno dellosporangio (cioè delresiduo di formavegetativa che portala spora)
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Endospore terminali Endospore subterminali Endospore centrali
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http://www.youtube.com/watch?v=NAcowliknPs
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Le spore batteriche sono così resistenti agli stress ambientali che si ritiene possanoessere le uniche strutture biologiche adatte alla diffusione della vita nello spazio, tra ipianeti e tra le galassie…
Esempi di batteri sporigeni importanti per l’uomo
I batteri più noti (da ricordare assolutamente!) in grado di formare ENDOSPORE sonoi microrganismi Gram positivi dei generi Bacillus e Clostridium
Bacillus thuringiensis. È un batterio del suolo. Quando viene ingerito da un insettomediante vegetali contaminati, la sua spora germina nell'ospite liberando delle tossinein forma cristallina (innocue per gli esseri umani) (tossine Bt) che danneggiano il trattodigerente delle larve di ditteri come le zanzare o causando nei bruchi di moltilepidotteri una malattia paralitica. Per questo è usato per il biocontrollo in agricoltura.
N.B.: il mais transgenico Bt è statoingegnerizzato con sequenze genicheprovenienti da Bacillus thuringiensis,per fargli esprimere proteine (latossina Bt) a effetto insetticida inrisposta all’attacco di insetti fitofagi, tracui Ostrinia nubilalis o piralide.
tossina (è in forma cristallina)
endospora
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non trattatotrattato con spore di B. licheniformis
Bacillus anthracis. Agente eziologico del carbonchio (antrace)
Bacillus cereus. Causa di tossinfezioni alimentari
Bacillus subtilis e B. licheniformis. Largamente usati a livello industriale per laproduzione di enzimi (amilasi; proteasi alcaline per l’industria delle pelli). Sono ancheutilizzati nel biocontrollo in agricoltura per la loro capacità di inibire la crescita dipatogeni delle piante, quali le muffe Botrytis cinerea e Colletotrichum spp.
Bacillus clausii. Impiegato come probiotico (Enterogermina)
Botrytis cinerea
B. licheniformis
