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25/09/20

CLASSIFICAZIONE DEI BATTERI La più recente classificazione à proposta da Carl Woese riconosce tre regni: Bacteria, Archea ed Eukarya (comprendente tutti gli eucarioti sia unicellulari che multicellulari che hanno una compartimentalizzazione cellulare). I procarioti si distinguono in tre gruppi principali: archeobatteri ed eubatteri. Gli Archea sono molto meno rappresentati rispetto a quella degli eubatteri à sono microrganismi che si sono specializzati per colonizzare nicchie strane (ad esempio i metanogeni, che si sono specializzati nella produzione di metano; termoacidofili che sono in grado di vivere in condizioni idi pH estremamente basse; alofili estremi che sono in grado di vivere in ambienti con concentrazioni saline elevate). La “vita microbica” sulla Terra ha dominato per più di 3-5 miliardi di anni. Ancora oggi, i microrganismi sono i più numerosi tra tutti i gruppi di viventi, sono ubiquitari, e colonizzano tutti gli ambienti, compresi quelli più estremi (dalle profondità oceaniche ai ghiacciai artici…), che ricordano la Terra ai primordi della sua formazione. Si ritiene contengano il 50% d C ed il 90% di N biologico presente sulla Terra ð sono intuitivamente alla base della catena alimentare ed essenziali per il riciclo degli elementi. I microrganismi fotosintetici competono con le piante per organicare CO2 e produrre O2. I patogeni sono una minoranza. Sono per lo più innocui o benefici (Vitamine K e B). Microbiota à insieme dei microorganismi che popolano una determinata nicchia ecologica Microbioma à è riferito al genoma, al DNA, della comunità microbica che risiede in un determinato ambiente I batteri si sono adatti a qualsiasi ambiente durante la loro evoluzione sulla terra ed attualmente isolati da: • Sorgenti termali (Yellowstone Park) • Ghiacciaio marino (Antartide) à ad esempio i psicrofiri riescono a vivere a temperature basse • Saline (Thailandia) • Area desertica rocciosa dell’Antartide (sono presenti solamente come licheni) LA CELLULA Le differenze principali sono: • • •

Nucleo con un nucleolo (nella cellula eucariotica) à nei procarioti abbiamo il nucleoide Gli organuli negli eucarioti separano le funzioni della cellula La cellula eucariotica è avvolta da una parete cellulare che ritroviamo in alcuni procarioti, come i funghi, che si perde nelle cellule procariotiche superiori

Batteri ed archea in media hanno una dimensione di 1 micron à 10!" I microrganismi eucariotici, ad esempio un lievito, hanno una dimensione più grande à circa 10-20 micron (µm). La membrana nucleare è assente negli archea e negli eubatteri, mentre è presente negli eucarioti in cui abbiamo la presenza di un nucleo propriamente detto. Archea e Batteri sono in grado di fissare l’azoto elementare, mentre invece gli organismi eucarioti non sono in grado di farlo. La crescita a temperature maggiori di 100° è possibile nel caso solo degli archea che si sono evoluti per colonizzare ambienti estremi. Come possono presentarsi i batteri nello spazio? Solitamente i batteri Gram positivi si distinguono in base alla loro morfologia in: • Cocchi à hanno la caratteristica di essere cellule sferiche che possono disporsi nello spazio con diverse modalità. Generalmente sono immobili, cioè privi di quelle strutture superficiali (come i flagelli) che garantiscono la motilità o La divisione secondo un solo asse porta ad i diplococchi (cellule disposte in coppie che si si separano dopo la divisione cellulare) e agli streptococchi (cellule disposte in catene in quanto tendono a rimanere unite dopo la divisione cellulare) o La divisione secondo due assi perpendicolari può generare le tetradi (4 cellule che rimangono disposte su un unico piano) ed i fogli monostratificati (cioè cellule disposte su un piano a formare “fogli” monostratificati) o La divisione secondo tre assi perpendicolari porta alla formazione delle sarcine (dei cubi di 8 cellule) à se i piani di divisione sono regolari e orientati, altrimenti se i piani di divisione sono irregolari si originano degli ammassi che prendono il nome di stafilococchi (grappoli). Le sarcine non sono dannose per l’uomo. •

Bastoncelli o bacilli à cellule cilindriche a forma di “bastoncello” che possono essere sia immobili che mobili (quando sono mobili hanno dei flagelli). I caratteri morfologici assunti come criteri tassonomici sono: sono caratteristiche tintoriali, dimensioni, lunghezza, spessore, presenza e disposizione della spora nello sporangio, e la motilità-flagello mediata.

Le cellule si dispongono nello spazio con una modalità che dipende dai piani della loro divisione à la divisione cellulare e la disposizione sono criterio fenotipici tassonomici. La divisione dei batteri avviene per scissione binaria à da una cellula madre si ottengono due cellule figlie, che sono geneticamente uguali alla madre, quindi si ha una modalità di riproduzione clonale (sia per i cocchi che per i bastoncelli). I batteri non prostecati à sono batteri che non hanno peduncoli.

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TASSONOMIA BATTERICCA “CONVENZIONALE” L’unità tassonomica fondamentale è la specie, una categoria, sistematica naturalmente delimitata in base a: • Interfecondità parentale • Fertilità della progenie La propagazione dei batteri è CLONALE, per cui la definizione di specie batterica è arbitraria, ma ragionevole: “Una specie batterica è definita come un insieme di CEPPI (i singoli isolati) che condividono un determinato fenotipo (determinato dal loro genotipo), che si mantiene stabile ed è diverso da quello che caratterizza altri insiemi di ceppi.” La validità di questa definizione si basa sul concetto di GENOMA EQUILIBRATO, che fa vorisce il mantenimento di specie stabili e ben adattate a determinati ambienti, tramite: • •

Selezione stabilizzante (negativa) che elimina deviazioni eccessive dovute a mutazioni Selezione divergente (positiva) che può costituire la base di ulteriore speciazione à si verifica quando una specie si trova in un ambiente che non gli è più ottimale perché magari c’è carenza di nutrienti la pressione selettiva fa in modo che la specie si adatti attraverso mutazioni, attraverso l’acquisizione di materiale genetico dall’esterno à può condurre alla morte dell’individuo e quindi alla selezione stabilizzante o alternativamente all’acquisizione di quel carattere

La definizione di specie batterica è, oggi, integrata con criteri genomici e genotipici GENOSPECIE.

SCELTA DEI CRITERI FENOTIPICI Scelta di quei caratteri fenotipici che sono altamente conservativi e che possono permettere di stabilire SE un DETERMINATO MICRORGANISMO (un isolato clinico od ambientale) APPARTIENE ad una specie già descritta o ad una NON ancora descritta (specie di nuova identificazione?). IDENTIFICAZIONE DI SPECIE: basata su criteri discriminativi STABILI, evidenziabili tramite saggi che siano ALTAMENTE RIPRODUCIBILI, di FACILE ESECUZIONE ed UNIVOCA INTERPRESTAZIONE Ø Morfologia cellulare, compresa la presenza di spore Ø Caratteristiche tintoriali Ø Motilità Ø Forma della colonia Ø Tipo di metabolismo Ø Suscettibilità ad antibatterici Ø Habitat Ø Sequenze geno-specifiche* IDENTIFICAZIONE DI TIPO: individuazione di cluster nell’ambito della specie (differenze intra-specifiche), tramite: Ø sierotipizzazione (sierotipo) Ø biotipizzazione (biotipo) Ø tipo della colonia (morfotipo) Ø genotipizzazione sequenze geno-tipiche** * e **: utilizzate nella diagnostica molecolare e per tracciare linee di discendenza evolutiva La morfologia normalmente è mantenuta e propagata, ma sono noti casi di differenziamento morfologico in risposta al variare delle condizioni ambientali.

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vibrione à agente eziologico del colera, che è dovuto dalla secrezione di una tossina colerica che comporta una diarrea talmente profusa (10 l al giorno) che può portare il paziente alla morte, non tanto per l’infezione, ma per lo shock ipovolemico Ä Lo shock ipovolemico è lo stato di shock causato dalla diminuzione acuta della massa sanguigna circolante, causata da emorragia o da perdita di liquidi (ipovolemia). • spirochete à ha una forma a cavaturacciolo (una spirocheta è il treponema pallidum à l’agente eziologico della sifilide, una tra le più comuni malattie sessualmente trasmissibili) • spirillo

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Clostridium à tossina tetanica e botulinica C. perifringens à agente eziologico della gangrena gassosa Ä La gangrena gassosa è una sindrome infettiva acuta a rapida diffusione, spesso mortale, in cui dei batteri producono gas e tossine. Neisseria meningitidis à sono diplococchi Gram – (ci sono polimorfonucleati) Staphylococcus aureus à cocchi gram + (cristal violetto) Streptococcus spp. à forma a catenella (spp. sta ad indicare che non si sa qual è la specie) Streptococcus pneumoniae à diplococchi Gram + Escherichia coli à coccobacillo gram – (si replica ogni 20 minuti)

Perché Mycobacterium tuberculosis (à agente eziologico della tubercolosi) non può essere colorato con la colorazione di Gram? Perché questo microrganismo ha una struttura della parete che è quasi del tutto impossibile da penetrare. Questo microrganismo si replica ogni 24 h. La difficoltà nell’assumere sostanze esogene, nutrienti e quindi antibiotici rende il trattamento molto complesso, infatti un trattamento antibiotico per un’infezione normale è di 7 giorni (è pericoloso interrompere un trattamento antibiotico prima del tempo perché la pressione selettiva dell’antibiotico potrebbe agire selezionando un ceppo resistente), mentre invece il tempo necessario per fare un trattamento antibiotico per la tubercolosi è di circa 6 mesi con un pool di almeno 4 antibiotici diversi, con una serie di piccoli effetti collaterali (fegato e organi deputati alla detossificazione del corpo) Mycobacterium leprae à è l’agente eziologico della lebbra. Preparazioni “a fresco” per mettere in evidenza strutture molto rifrangenti: LE SPORE BATTERICHE. CLASSIFICAZIONE DEI BATTERI I batteri sono microrganismi unicellulari, procarioti, di dimensioni di solito nell’ordine di pochi micrometri, ma possono variare dai 0.2 µm circa dei micoplasmi (sono microrganismi privi di parete), fino a 30 micron di alcune spirochete.

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