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appunti di microbiologia...

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26 marzo parte 2 ANNESSI CELLULARI Uno di questi è lo strato S. Ha una struttura caratteristica che forma una struttura tridimensionale; ci sono una serie di unità di natura proteica che si dispongono a formare delle strutture di tipo esagonale. Sono proteine glicosilate, che si trovano nei batteri all’esterno del peptidoglicano o all’esterno della membrana esterna; negli Archea possono essere all’esterno della parete cellulare o posso costituire la parete cellulare. Hanno una funzione di filtro, immunogena e recettoriale. All’esterno della membrana esterna si trova anche il glicocalice. E’ una struttura che nella maggior parte dei casi è di natura polisaccaridica, ma può essere anche costituita da proteine. Quando si parla di glicocalice dobbiamo individuare la capsula e lo strato mucoso. Prende il nome di capsula quando ha una struttura più rigida ed organizzata, quasi impermeabile al passaggio di determinati soluti. Quando parliamo di strato mucoso, si ha invece una struttura lassa, non organizzata, gelatinosa, che si addossa alla parete e tende a disgregarsi. La capsula ha delle connotazioni ben precise: ha una matrice fortemente adesa, per la maggior parte polisaccaridica, ma a volte peptidica. Conferisce protezione dalla disidratazione, richiamando molecole di acqua. E’ una caratteristica tipica di determinate cellule, non di tutte le cellule di una determinata specie. Può essere tipica di alcuni ceppi, conferendo patogenicità. La sua natura è quella di consentire l’adesione a determinati substrati, quindi ulteriore fattore di patogenicità. E’ una struttura costante che dà difesa dall’esterno, e viene riconosciuta sia dal sistema immunitario che dai batteriofagi. Poiché è non presente in tutti i ceppi, in parte è di natura genetica. Ceppi che la possiedono avranno una determinata regione genica, viceversa non la avranno quelli che non la possiedono; la sua presenza è legata anche a fattori ambientali (anche a condizioni dell’ospite). Nel caso in cui sia di natura polisaccaridica è costituita dall’alternanza di due zuccheri, associati a loro volta ad altre molecole, come proteine, altri zuccheri, mucillagini. Il fatto che siano immunogene è dato dall’alternanza di queste unità polisaccaridiche che formano catene. Hanno potere patogeno e fagocitario. La capsula, nel momento in cui viene acquisita, di solito non viene persa, quindi è una caratteristica costante di determinati ceppi; tuttavia si può indurre un ceppo a perderla attraverso processi di laboratorio. Quando questa viene persa, si modifica anche la struttura esterna. La morfologia tipica è di conferire una sorta di mucosità; questa mucosità fa da aderenza, fa da adesione al substrato. Se la capsula viene persa, si torna ad una struttura non mucosa (è alla base dell’esperimento di Griffith). Quando parlo invece di biofilm è una struttura non solo cellulare; nella sua complessità è una struttura che coinvolge le cellule batteriche, una serie di prodotti della cellula stessa e l’ambiente circostante. Quindi non è solo di pertinenza della cellula, ma è una struttura complessa che comprende anche altre porzioni. Quando si parla di biofilm, si parla anche in questo caso di adesione a strutture abiotiche o biotiche, animate o inanimate, etc. Essendo una struttura di adesione, deve prevedere una modificazione dello stile di vita. Le cellule passano da uno stile di vita palanctonica a uno stile di vita sessile. Cominciano a depositarsi su determinati siti, formando una sorta di strato organizzato dove permangono senza muoversi. Questo processo inizialmente comincia con una fase di adesione a-specifica, cioè tramite interazioni e legami deboli. Comincia a legarsi al substrato dove si formerà il biofilm con legami idrogeno, forze di van der Waals ecc.

Questa interazione fa si che a poco a poco si formino delle “pellicole biologiche”, cioè un insieme delle cellule stesse che hanno cominciato ad aderire al substrato e che hanno cominciato a produrre una serie di prodotti (esopolisaccaridi). Secernono all’esterno una matrice polisaccaridica. Il biofilm è causa della placca dentale, delle carie etc. Ogni qualvolta ci sia una zona umida, su cui è possibile aderire, proliferano e creano il biofilm. Essendo una struttura impermeabile, non permette il passaggio di antibiotici; passano solo nutrienti e acqua, che servono esclusivamente per la sopravvivenza dei batteri. Inizialmente abbiamo detto che si ha una fase “reversibile”; le cellule che cominciano a depositarsi eseguono una serie di legami a-specifici e deboli, e questa è una prima fase di adesione reversibile. Le cellule hanno ancora uno stile di vita di tipo planctonico; sono cellule flagellate ancora in grado di muoversi. Nel caso del biofilm vi è una sorta di dimorfismo cellulare, da quando passa da uno stato planctonico a uno stato di vita sessile. A questo punto, quando cominciano a produrre le sostanze extracellulari, passano allo stile di vita sessile. Ci si avvicina alla fase di non ritorno, che si realizza quando tante cellule formano la struttura che prende il nome di microcolloma. In questa fase di colonizzazione, si ha un differenziamento cellulare; le cellule non sono più flagellate, ma possiedono una serie di fattori di adesione. In questo stadio, possono esserci cellule di natura diversi. Si possono avere biofilm misti, ad esempio di funghi e batteri, oppure possono coesistere procarioti, eucarioti e batteri. Si forma una struttura ipertonicamente complessa, che ha una forma a fungo. ALLA DOMANDA COS’E’ UN BIOFILM: non è una struttura esterna batterica, ma una struttura complessa formate da cellule di diversa specie, immerse in una matrice di natura polisaccaridica, secreta dai batteri stessi. Il biofilm si può sfaldare naturalmente o con l’intervento di determinati detergenti. La formazione del biofilm è collegato ad un altro processo cellulare. E’ un sistema di tipo sensoriale; le cellule hanno la capacità attraverso la produzione di determinate molecole, di mettersi in contatto le une con le altre e indurre un determinato fenomeno. Ci sono molecole segnale che prendono il nome di autoinduttori; consentono l’attività sincrona delle cellule batteriche. Una molecola segnale non è uguale per tutte le cellule, è diversa tra Gram- (acil….) e Gram+ (di natura peptidica). La loro produzione è il segnale che fa sì che tutte le cellule sincronicamente produrranno per esempio l’esopolisaccaride nel caso del biofilm. Questo avviene in un momento preciso dell’attività della cellula, cioè a un momento di alta densità cellulare. Si chiamano autoinduttori, perchè all’aumentare del numero delle cellule, aumenta la concentrazione extracellulare dell’autoinduttore. Gli autoinduttori, con densità cellulare elevata, aumentano la loro stessa trascrizione; a livello intracitoplasmatico gli autoinduttori in grandi quantità attivano determinate regioni geniche (fungono da fattori trascrizionali) che permettono fenomeni come la produzione di endotossine, biofilm, fenomeno di competenza, ecc.

16 aprile PH Il citoplasma delle cellule deve essere ad un PH neutro. Condizioni differenti causerebbero problemi; ad esempio, il DNA è acido-labile e l’RNA alcalino-labile. Tuttavia, esistono anche microrganismi in grado di vivere a PH acidi o basici (acidofili o basofili). Subentrano però delle difficoltà, per esempio per gli acidofili difficoltà a mantenere stabile la membrana citoplasmatica; per i basofili difficoltà a forza protomotrice, utilizzano Na+ invece che idrogeno. DISPONIBILITA’ DI H2O E’ un altro parametro limitante. Gli alofili richiedono concentrazioni di salinità maggiore. Staphylococcus areus è uno dei principali organismi alofili, in particolare alotolerranti: vivono a concentrazioni di sali medie, 2% circa NaCl. Gli alofili comuni vivono a circa 3% NaCl, come Vibrio fischeri. Gli alofili estremi, come gli Archea, vivono a concentrazioni tra 12-30% di NaCl (Halobacterium salinarium). Possono vivere in questi ambienti perché sono in grado di sintetizzare macromolecole di diverso tipo chiamate soluti compatibili. Hanno la capacità di richiamare H2O e aumentare la concentrazione di soluti. In questo modo contrastano la scarsa disponibilità di acqua. CONCENTRAZIONE DI O2 -Aerobi obbligati : vivono solo in presenza di ossigeno -Anaerobi obbligati: muoiono in presenza di ossigeno -Microaerofili : vivono in concentrazioni di ossigeno non elevate a bassa pressione (...