Definizione di Microbiologia La Microbiologia la scienza che

Definizione di Microbiologia La Microbiologia è la scienza che studia i microrganismi e la loro attività Ha per oggetto: § lo studio della forma, della struttura, della fisiologia e del metabolismo dei microrganismi § lo studio della loro distribuzione in natura § le relazioni tra loro e gli altri esseri viventi, includendo gli effetti benefici e dannosi che hanno nel loro ambiente, ovvero sugli esseri umani, le piante e gli animali

Definizione di microrganismi “microrganismo” deriva dal greco “micrós = piccolo” e da “organismo” = essere vivente Limite risoluzione occhio umano

I microrganismi……. . organismi viventi microscopici

Generazione spontanea o Biogenesi Aristotele (384 -322 a. C. ) pensava che gli animali potessero originarsi spontaneamente dalle piante e dal terreno. Fino al XVII secolo si pensava che gli organismi viventi potevano generarsi spontaneamente dalla materia in decomposizione. Francesco Redi (1626 -1697) confutò la teoria della Biogenesi, conducendo esperimenti sulla carne in putrefazione. Antony van Leeuwenhoek (1632 -1723) nel 1676 scoprì gli “animalcules” grazie al suo microscopio. Louis Pasteur (1822 -1895) introduce l’uso dei recipienti con collo di cigno.

Antony van Leeuwenhoek

L’esperimento di Pasteur con la fiasca a collo di cigno

Diversità microbica e Origine dei microrganismi

Diametro: da 2 a 200 m Diametro: da 0, 1 -0, 2 a 50 m

Vengono classificati come microrganismi: i batteri n gli archea n le microalghe n i funghi (muffe, lieviti) n i protozoi Esistono due tipi differenti di cellule microbiche: . n n n cellula procariotica (priva della membrana nucleare) cellula eucariotica (nucleo delimitato dalla membrana nucleare) i virus = particelle di dimensione microscopica “parassiti intracellulari obbligati”

CENNI STORICI 1. Aristotele (IV sec. a. C. ): sistema di classificazione secondo il quale gli organismi venivano suddivisi in due regni, animale e vegetale 2. Carlo Linneo (1735): Systema Naturae: classificazione degli organismi in categorie (regno, classe, ordine, famiglia, genere, specie), che è tuttora utilizzata ma prevedeva ancora la suddivisione in due regni, animale e vegetale 3. R. H. Whittaker (1959): classificazione degli organismi in 5 regni: 1. 2. 3. 4. 5. Monera Protisti Funghi Piante Animali basata su 3 criteri: A- tipo di cellula (eucariote o procariote) B- organizzazione (uni- o pluricellulare) C- nutrizione (fotosintesi, assorbimento, ingestione)

EVOLUZIONE DEI SISTEMI DI CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI VIVENTI.

Il primo albero filogenetico (1866)

Classificazione degli esseri viventi sulla base delle sequenze dell’RNA ribosomiale

Cellula procariotica ed eucariotica a) Cellula procariotica b) Cellula eucariotica

Capsula microbica (trattamento con inchiostro di china)

Strato S Strato proteico o glicoproteico con funzione:

Struttura dell’unità di peptidoglicano in Escherichia coli e molti altri batteri Gram-negativi

Parete batteri Gram-positivi/Gram negativi

Legame diretto tra catene peptidiche del peptidoglicano batteri Gram-negativi

M: mureina; OM: membrana esterna; PM: membrana citoplasmatica; P: spazio periplasmico; W: parete di peptidoglicano.

Parete batterio Gram-negativo Leucothrix mucor.

Gram positivi

Gram negativi

Colorazione di Gram Streptococcus spp E. coli

üPseudomureina: NAG+ NAT =acido N-acetiltalosaminuronico legame -1, 3 (non sensibile al lisozima) AA legame crociato üPolisaccaridi, glicoproteine, proteine

Membrana citoplasmatica • La struttura è costituita da un doppio strato di fosfolipidi • costituisce l’ 8 -15% del peso totale della cellula • E’ una membrana semipermeabile e selettiva che regola il passaggio delle sostanze nutritive e dei prodotti di rifiuto • E’ sede dei processi metabolici inerenti il trasporto di elettroni, la fosforilazione ossidativa, la fotosintesi ecc. • Simile negli eucarioti (steroli) e nei batteri (opanoidi) diversa negli archea (idrocarburo ramificati, isoprene, che forma legami etere con il glicerolo)

Membrana citoplasmatica

a) Legame estere, b) legame etere, c) isoprene

Membrana citoplasmatica

Membrana citoplasmatica Barriera di permeabilità – previene dispersioni e funziona come centro di transito per il trasporto di nutrienti da e verso la cellula Sito di ancoraggio – Ancora molte proteine coinvolte nel trasporto, nella bioenrgetica nella chemiotassi Conservazione dell’energia – siti di origine e utilizzazione della forza protonomotrice

I sistemi di trasporto passivo • Acquaporine • Canali ionici (K+ e Na+)

Le tre classi dei sistemi di trasporto attivo Controllato dall’energia associata alla forza protomotrice Modifiazione chimica della sostanza trasportatata, controllata dal fosfoenolpiruvato Coinvolge proteine periplasmatiche + ATP

Trasportatori transmembrana

Cellula procariotica ed eucariotica a) Cellula procariotica b) Cellula eucariotica

Nucleoide

DNA/RNA

Polimeri di riserva • PHB • Glicogeno • ….

Magnetosomi Carbossisomi (batteri autotrofi) Clorosomi (batteri vedi ) Tilacoidi (cianobatteri) Vescicole gassose

L’ endospora batterica

Flagelli, pili e fimbrie Flagelli

Flagelli (caratteri generali) § I flagelli sono formati da tre parti: struttura basale, filamento ed uncino. § Il filamento è costituito dalla proteina flagellina avvolta a spirale intorno ad un nucleo centrale cavo.

Flagelli, pili e fimbrie § Flagelli: consentono la mobilità cellulare. § Pili: sono appendici di fissazione, è noto che sono coinvolti nella coniugazione batterica. § Fimbrie: molto simili a pili, la funzione non è nota ma si pensa siano legate all’adesione.