Dimensioni della cellula batterica Morfologia delle colonie batteriche

Dimensioni della cellula batterica

Morfologia delle colonie batteriche - campionamenti suola bocca

Bacilli che formano endospore (in contrasto di fase). Le endospore sono cellule rifrangenti (punti brillanti) e deidratate. I batteri che formano spore sono caratterizzati dalla posizione interna della spora prima del rilascio dalla cellula madre (sporangio): centrale, terminale o sub-terminale. Lo sporangio può essere o meno ingrossato dove c’è la spora.

Morfologia delle colonie batteriche

Crescita miceliare/apicale degli attinomiceti (a) Ife aeree di S. coelicolorate per i nucleoidi (DNA) al microscopio ottico. Nell’ifa inferiore sono visibili cellule cilindriche indifferenziate e cellule via più differenziate in spore, verso l’estremità dell’ifa. Nell’ifa superiore sono presenti solo nucleoidi di spore. (b) Punta di ifa aerea sporulante al microscopio elettronico. Si vedono i setti in chiusura in posizioni ancora occupate dei nucleoidi (Mark Buttner & Kim Findlay, John Innes Centre).

Una spora di Streptomyces coelicolor ha prodotto tre germinazioni di micelio vegetativo. Visibili anche due spore non germinate. Immagini in contrasto di fase (a) e colorazione specifica dei setti e delle punte delle ife in crescita (b) (Klas Fl¨ardh, Università di Lund). Stadi di sviluppo di Streptomyces lividans al microscopio a scansione: (a) micelio vegetativo giovane a bordo colonia (b) micelio vegetativo maturo con ramificazioni (c) ifa aerea che sta sviluppando scomparti prespora a forma di elica (d) catena di spore mature (Jeremy Burgess, John Innes Centre).

Struttura esterna dei batteri gram+

Membrana interna (presente in tutti i procarioti): • 20 -30% fosfolipidi (diacil glicerolo-PO 4 - -R+) • >50% proteine (sintesi parete, lipidi e ATP)

NAM = etere lattico di NAG

Legame beta 1, 4 idrolizzato dal lisozima Struttura delle mureine Legame inibito dalle penicilline -(NAG-NAM)10 -35 Lala-Dglu-DAP-Dala-CO Variabile il tipo di aminoacidi Aminoacidi addizionali nel ponte: es. pentaglicine + Dala-COOH NH Lala-Dglu-DAP-Dala-COOH -(NAG-NAM)10 -35 Variabile l’aminoacido impegnato nel ponte

Acidi teicoici • Polimeri di ribitolo fosfato e glicerolo fosfato funzionalizzati con zuccheri o alanina • Principali determinantigenici dei gram+

Struttura membrana esterna Presente solo nei gram. Composta da: fosfolipidi e lipopolisaccaride (LPS, solo lato esterno) Funzione: barriera/permeabilità (sostanze tossiche, antibiotici) delimitazione periplasma (enzimi idrolitici)

Capsula esterna Composizione: esopolisaccaridi (destrani, cellulose etc) esopolipeptidi Funzioni: interazione tra cellule e cellula-tessuto (adesione) mediazione interazioni cellula-fago resistenza a fagociti/antibiotici

Batteri sporigeni (eubatteri gram+) Fase stazionaria Crescita vegetativa Sporificazione Ciclo vitale Germinazione Quiescenza Stimolo La spora è una forma cellulare che permette all’organismo di sopravvivere in condizioni ambientali sfavorevoli (temperatura, p. H, osmolarità, carenze nutrizionali etc)

Figure 18. The sequential steps in the process of endospore formation in Bacillus subtilis.

Coniugazione – Trasformazione - Trasduzione Trasferimento di DNA da cellula batterica donatrice a ricevente scoperto da William Hayes nel 1952. La cellula donatrice contiene il fattore di fertilità (F+), la ricevente (F-) no. Il fattore di fertilità è un episoma (plasmide) di 100 Kbp che può anche integrarsi nel cromosoma batterico e contiene i geni per la costruzione del pilo di contatto tra la cellula F+ e F-.

Una volta che le cellule sono a contatto tramite il pilo, il singolo filamento del DNA dell’episoma viene trasferito attraverso il pilo e copiato in doppia elica. La cellula ricevente diventa F+ dopo la coniugazione.

Le cellule con F integrato si chiamano Hfr (high frequency of recombination). In questo caso avviene il trasferimento del DNA episomale integrato e DNA cromosomale adiacente, secondo l’ordine di successione cromosomale e secondo il punto di integrazione di F. Dato che F si può integrare in qualsiasi punto del cromosoma, si può studiare la mappa genetica (marcatori, geni, mutazioni) cromosomale dall’analisi dei loci trasferiti alla cellula ricevente.

TRASFORMAZIONE • Il DNA libero nell’ambiente viene rilasciato dalla lisi cellulare • Può essere cromosomale frammentato o plasmidico • Il frammento cromosomale ricombina con il cromosoma dell’ospite • Può essere acquisito da cellule ‘competenti’ • Fenomeno alla base del ‘trasferimento genetico orizzontale’ • Fenomeno alla base della trasformazione ‘in vitro’

I plasmidi sono repliconi extracromosomali autonomi di piccole dimensioni: da 5 a qualche centinaia di Kbp. Codificano per funzioni non strettamente necessarie alla vitalità cellulare, quali resistenze ad antibiotici ed operoni catabolici. Sono facilmente manipolabili in vitro grazie alle loro dimensiani ridotte.

BATTERIOFAGI Virus che infettano i batteri Proteine strutturali (Capside, coda etc) DNA o RNA Ciclo litico: trasduzione generalizzata Ciclo lisogeno: trasduzione specializzata

Ciclo litico: 1. Adesione e riconoscimento recettori 2. Iniezione DNA virale 3. Sintesi enzimi virali 4. Lisi DNA ospite e amplificazione DNA virale 5. Sintesi proteine strutturali virali 6. Assemblaggio particelle virali (virioni) 7. Lisi e rilascio virioni (amplificazione: 10 -1000)

Le trasduzioni generalizzata e specializzata permettono il trasferimento di informazione genetica da una cellula all’altra. La ricombinazione del DNA esogeno nel cromosoma della cellula ricevente permette di stabilizzare l’informazione genetica e genera cellule con nuove caratteristiche.

Categorie nutrizionali e Metabolismo Prototrofo: microrganismo ‘selvatico’ senza particolari esigenze nutrizionali Auxotrofo: microrganismo ‘mutante’ con una o più esigenze nutrizionali specifiche

Metabolismo aerobico e anaerobico: Quando l’energia viene ricavata dall’ossidazione di composti organici (organotrofi chemioeterotrofi), gli elettroni vengono donati a: 1. Ossigeno molecolare (metabolismo aerobico/respirazione) 2. Un composto organico (metabolismo anaerobico/fermentazione) od inorganico (metabolismo anaerobico) Il metabolismo aerobico/anaerobico può essere obbligato o facoltativo

Condizioni di crescita: • Gli organismi che vivono in condizioni di TEMPERATURA, p. H, SALINITA’, PRESSIONE normali si chiamano MESOFILI: quelli che vivono in condizioni spinte si chiamano ESTREMOFILI. • Temperatura: psicrofili, termofili, ipertermofili • p. H: basofili, acidofili • Salinità/osmosi: alofili/osmofili