Le spore batteriche
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 47

Le spore batteriche PowerPoint PPT Presentation


  • 426 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Le spore batteriche. LE SPORE BATTERICHE. SONO FORME DI RESISTENZA . Descritte da un gruppo di ricercatori in colture di batteri del suolo presi da un recipiente sigillato per 300 anni. Nella seconda metà del 1800 Ferdinand Julius Cohn (botanico Polacco)

Download Presentation

Le spore batteriche

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Le spore batteriche 1340949

Le spore batteriche


Le spore batteriche 1340949

LE SPORE BATTERICHE

SONO FORME DI RESISTENZA


Le spore batteriche 1340949

  • Descritte da un gruppo di ricercatori in colture di batteri del suolo presi da un recipiente sigillato per 300 anni

Nella seconda metà del 1800 Ferdinand Julius Cohn (botanico Polacco)

dimostrò come l'acqua bollente uccideva le cellule vegetative del Bacillus subtilis, ma non le endospore mettendo così definitivamente a tacere la vecchia dottrina della "generazione spontanea".

  • Descritte in mummie egiziane di 4000 anni fa


Le spore batteriche 1340949

Alcuni bacilli Gram positivi, aerobi ed anaerobi, appartenenti al genere Bacillus e Clostridium, in determinate condizioni ambientali danno luogo alla formazione di particolari cellule strutturalmente e funzionalmente differenziate a cui si da il nome di spore

SI ORIGINANO


Le spore batteriche 1340949

SI ORIGINANO

Le spore batteriche sono delle endospore, ossia che originano all’interno della cellula madre, detta anche sporangio

La spora, oltre ai componenti strutturali della cellula vegetativa possiede molecole e strutture cellulari specifiche che condizionano caratteristiche biologiche peculiari: è metabolicamente inattiva, altamente resistente agli insulti ambientali e stabile per lunghi periodi di tempo


Le spore batteriche 1340949

LA CELLULA MADRE SI DISGREGA E LIBERA LA SPORA NELL’AMBIENTE

UBIQUITARIE

SI ORIGINANO

Chi sporula?


Le spore batteriche 1340949

B. anthracisCARBONCHIO

B. cereusTOSSINFEZIONI ALIMENTARI

B. subtilisINFEZIONI RESPIRATORIE

Bacillus

C. botulinumBOTULISMO

C. difficileCOLITE PSEUDOMEMBRANOSA

C. perfringensGANGRENAGASSOSA

C. tetaniTETANO

Clostridium

ALCUNI BACILLI GRAM POSITIVI

COCCHI SporasarcinaPATOGENI OPPORTUNISTI

RICKETTSIE Coxiella burnetiFEBBRE Q


Le spore batteriche 1340949

EPIDEMIOLOGIA

ALIMENTAZIONE

FARMACEUTICA

LE ENDOSPORE SONO RESPONSABILI DI NUMEROSI PROBLEMI


Le spore batteriche 1340949

SI ELIMINANO

STERILIZZAZIONE IN AUTOCLAVE

121°C per 15 minuti

alla pressione di 1.05 Kg/cm2

Uccisione di tutte le forme viventi

BOLLITURA (100°C) INTERMITTENTE

Tre intervalli di 30 minuti seguiti da periodi di raffreddamento

Prima del secondo e terzo ciclo di bollitura il materiale viene mantenuto a temperatura ambiente per almeno 8 ore

100°C = uccisione delle forme vegetative

Raffreddamento = germinazione delle endospore


Le spore batteriche 1340949

CARATTERIZZATE DA

UNO STATO DI CRIPTOBIOSI

IN CUI OGNI SINTESI MACROMOLECOLARE

E’ ASSENTE.


Le spore batteriche 1340949

CARATTERIZZATE DA

La criptobiosi è uno stato di vita ametabolico nel quale entrano alcuni organismi semplici in risposta a condizioni ambientali avverse, quali essiccazione, congelamento, e mancanza di ossigeno.

Nello stato criptobiotico, tutti i processi metabolici si fermano, impedendo la riproduzione, lo sviluppo e la riparazione. Un organismo in un stato criptobiotico può vivere essenzialmente per un tempo indeterminato fino a quando le condizioni ambientali tornare ad essere ospitali. Quando ciò si verifica, l'organismo tornerà al suo stato di vita metabolico precedente alla criptobiosi.


Le spore batteriche 1340949

AD ALCUNI BATTERI DI

SOPRAVVIVERE IN CONDIZIONI

AMBIENTALI SFAVOREVOLI

Possono sopravvivere per

anni in soluzione di alcool al 70%

CONSENTONO

CARBONIO

AZOTO

FOSFORO

CARENZA DI


Le spore batteriche 1340949

ELEVATE TEMPERATURE

RADIAZIONIUV

CONGELAMENTO

AGENTI BATTERICIDI

RESISTONO A

CONDIZIONI

NORMALMENTE

LETALI PER

LA CELLULA BATTERICA


Le spore batteriche 1340949

Ogni specie batterica sporigena può essere indotta a formare spore o mantenuta costantemente in fase vegetativa agendo sulla composizione e la disponibilità dei nutrienti

La SPOROGENESI è una

particolare espressione della capacità

di adattamento cellulare alla

disponibilità di nutrienti

nell’ambiente

“Le spore sono prodotte da cellule sane minacciate dalla fame” Knaysi


Le spore batteriche 1340949

La SPOROGENESI è un processo

altamente energetico in quanto

richiede una serie di modificazioni

morfologiche e la sintesi

di nuovi enzimi e metaboliti

GLICOLISI


Le spore batteriche 1340949

Clostridium perfringens

Bacillus anthracis

Clostridium tetano

MORFOLOGIA

BATTRIDIO

Spora centrale che non deforma la cellula madre

CLOSTRIDIO

Spora centrale con diametro maggiore che deforma la cellula madre

PLETTRIDIO

Spora terminale che

deforma la cellula madre


Le spore batteriche 1340949

AL MICROSCOPIO OTTICO IN PREPARATI COLORATI

metodo di Gram

metodo di Schäffer e Fulton

AL MICROSCOPIO ELETTRONICO

cellula vegetativa

spora

SI EVIDENZIANO


Le spore batteriche 1340949

AL MICROSCOPIO OTTICO IN PREPARATI COLORATI.

La spora appare come un corpicciolo rifrangente e incolore all’interno del batterio, essendo la spora difficilmente penetrabile da sostanze quali i coloranti, per la complessità dei suoi involucri

SI EVIDENZIANO

metodo di Gram


Le spore batteriche 1340949

ULTRASTRUTTURA

Le spore batteriche hanno una

struttura molto simile a quella della cellula vegetativa ma si differenziano per il fatto di essere circondate da peculiari

involucri responsabili dei peculiari aspetti biologici delle spore


Le spore batteriche 1340949

ULTRASTRUTTURA

La parte centrale, il core, ripete la struttura della cellula vegetativa

intorno alla quale si sviluppano una serie di membrane molto

peculiari e voluminose


Le spore batteriche 1340949

  • Enzimi sporali

  • Acido dipicolinico

CORE

PROTOPLASTO IN FORMA QUIESCENTE

circondato di una parete sporale

  • cromosoma addossato alla membrana plasmatica

  • ribosomi, alcuni tRNA, nessun mRNA

  • Small acid soluble proteins (SASP). Sono proteine a basso peso

  • molecolare che consentono alla spora di resistere ai raggi UV.

  • L’energia è conservata sotto forma di 3-fosfoglicerato, invece che ATP, una

  • molecola a minore concentrazione energetica ma più stabile

  • ridotta concentrazione di enzimi della cellula vegetativa

  • ridotto contenuto di H2O


Le spore batteriche 1340949

ULTRASTRUTTURA

Una sottile membrana di composizione

fosfolipoproteica simile alla membrana

plasmatica

Due rivestimenti formati da

proteine molto stabili, lipidi (1-2%)

e a volte peptidoglicani, circondano la cortex

Formata da peptidoglicani. Circondata da due rivestimenti. Contiene, inoltre, l’acido dipicolinico, un acido che insieme a grandi quantità di calcio stabilizza la struttura


Le spore batteriche 1340949

CORTEX

costituita soprattutto di

PEPTIDOGLICANO MODIFICATO

  • Molti residui di acido N-acetilmuramico sono sostituiti da anelli di acido d lattamico (lattami muramici) siti di attacco degli enzimi della germinazione

  • Formazione di legami crociati tra il peptidoglicano e il dipicolinato di calcio. Ciò determina contrazione del peptidoglicano ed eliminazione di acqua per “strizzamento”

  • E’ una struttura flessibile poiché il peptidoglicano sporale contiene un basso numero di legami trasversi, rispetto a quello della cellula vegetativa. Ciò è fondamentale per mantenere la disidratazione sporale


Le spore batteriche 1340949

coat interno (elettronlucido)

TUNICASPORALE

coat esterno (elettrondenso)

ESOSPORIO

Contiene diverse proteine cheratino-simili, molto stabili, ricche di ponti disolfuro. L’impermeabilità di questo strato rende le spore resistenti alle sostanze antibatteriche ed ai coloranti

E’ una struttura accessoria, di natura fosfolipidica, simile alla membrana plasmatica. Contiene basse concentrazioni di acidi teicoici, acido diaminopimelico e glucosammina. Quando presente determina massima rifrangenza e completa impermeabilità ai coloranti


Le spore batteriche 1340949

CORTEX

COATS

ESOSPORIO

  • TERMORESISTENZA

  • intrinseca composizione molecolare

  • disidratazione

  • mineralizzazione

Il ridotto contenuto di acqua delle spore rende le proteine sporali meno

attive e più resistenti alla denaturazione termica. Contribuisce a tale

peculiare aspetto biologico delle spore la presenza di acido dipicolinico

complessato con ioni calcio, sotto forma di dipicolinato di calcio.

La comparsa della termoresistenza si osserva solo dopo che la cellula

acquisisce rifrangenza per riduzione del contenuto di acqua e dopo che

l’accumulo di acido dipicolinico ha raggiunto un limite soglia


Le spore batteriche 1340949

CORTEX

COATS

ESOSPORIO

  • TERMORESISTENZA

  • disidratazione

  • intrinseca composizione molecolare

  • mineralizzazione

RESISTENZA Al LISOZIMA

RESISTENZA AI SOLVENTI ORGANICI


Le spore batteriche 1340949

SPORULAZIONE

Processo di differenziamento cellulare

  • DIVISIONE ASIMMETRICA

  • DA UNA CELLULA BATTERICA SI GENERA UNA SOLA SPORA

  • DIFFERENZIAMENTO CELLULARE

  • ATTIVAZIONE DI NUOVI PROCESSI BIOSINTETICI


Le spore batteriche 1340949

  • Addensamento del materiale nucleare

  • Divisione del cromosoma e separazione verso il polo opposto

  • La membrana citoplasmatica si introflette con divisione asimmetrica della cellula in due compartimenti di diversa grandezza

  • Si forma la prespora

  • Si completa il setto di divisione e si formano le diverse membrane che caratterizzano la spora

L’INTERO PROCESSO DURA CIRCA 8 ORE E PUÒ ESSERE SUDDIVISO IN 6-7 STADI OGNUNO DEI QUALI E’ CARATTERIZZATO DA EVENTI BIOCHIMICI E MORFOLOGICI

IN PARTE SPECIFICI


Le spore batteriche 1340949

Il processo di sporulazione nelle prime fasi è reversibile.

L’evento più importante

della sporulazione è la sintesi di acido dipicolinico e delle SAPS, che legandosi al DNA lo proteggono dalle radiazioni UV


Le spore batteriche 1340949

Nelle prime fasi del processo di sporulazione è frequente la produzione da parte dello sporangio di piccoli peptidi ad attività antibatterica


Le spore batteriche 1340949

La sporulazione inizia quando si verificano due condizioni

  • carenza di nutrienti

  • alta densità cellulare

ATTIVAZIONE

Il monitoraggio della densità cellulare

si realizza con un MECCANISMO “QUORUM SENSING”

È un meccanismo di comunicazione tra cellule batteriche che ha come finalità il controllo dell’espressione genica in funzione della densità di popolazione

La comunicazione tra cellule avviene per mezzo di molecole segnale


Le spore batteriche 1340949

MECCANISMO “QUORUM SENSING”

  • secrezione e riconoscimento di

  • EDF-1 (fattore di differenziamento extracellulare). Si lega al batterio e segnala ad esso di iniziare il processo di sporulazione. La sporulazione parte quindi all’inizio della fase stazionaria di crescita

  • < [GTP] (fattore di differenziamento intracellulare). La ridotta concentrazione di GTP rappresenta il segnale biochimico intracellulare che dà l’avvio alla sporulazione

ATTIVAZIONE


Le spore batteriche 1340949

ATTIVAZIONE

La formazione di spore implica la produzione di numerose nuove

strutture, enzimi e metaboliti, assieme alla scomparsa di numerosi

componenti della cellula vegetativa.

Affinchè ciò si attui deve essere attivata una serie di geni, i cui prodotti

determinano la formazione e la composizione finale della spora mentre

un’altra serie di geni, quelli necessari alle funzioni della cellula

vegetativa, deve essere inattivata.

La compartimentalizzazione dell’espressione genica riguarda

modificazioni della specificità trascrizionale della RNA polimerasi


Le spore batteriche 1340949

RNA-polimerasi batterica

CELLULA VEGETATIVA

I geni della cellula vegetativa

sono letti da molecole di RNA

polimerasi che contengono

fattori sA di riconoscimento.

La subunità s riconosce il promotore

e legge il DNA in punti specifici

sA

sH

sE

SPORULAZIONE

La RNA polimerasi viene clivata

diventando incapace di riconoscere

i fattori sigma della cellula vegetativa.

Vengono sintetizzati nuovi fattori sigma,

ciascuno specifico per il gruppo di geni

della sporulazione

sF

sG

sK


Le spore batteriche 1340949

RNA-polimerasi batterica

SPORULAZIONE

Tale processo porta quindi ad una modificazione della RNA polimerasi che rende capace l’enzima di riconoscere solo i promotori dei geni sporali


Le spore batteriche 1340949

  • Divisione del DNA

  • Attivazione di SpoOA “regolatore della risposta”

  • Sintesi del fattore sH (specifico per il primo gruppo di geni della sporulazione)

  • Formazione del setto di divisione asimmetrico, primo

  • evento irreversibile

ATTIVAZIONE

< [GTP] è il segnale biochimico intracellulare che da l’avvio alla sporificazione; inoltre, porta alla sintesi del fattore sH e alla fosforilazione della proteina SpoOA, che dereprime i geni d’inizio della sporulazione


Le spore batteriche 1340949

EsH e SpoOA attivano la trascrizione de fattori sF e sE

  • Formazione della PRESPORE e della CELLULA MADRE

  • Sintesi di SpoIIID (proteina binding del DNA)

  • Localizzazione di sE nella cellula madre

  • Localizzazione di sF nella prespora


Le spore batteriche 1340949

La sporulazione determina l’attivazione di circa 200

geni che codificano sia per proteine strutturali che

regolatrici e che controllano una cascata di geni

molto complessa


Le spore batteriche 1340949

sF nella prespora attiva la trascrizione di sG e dei fattori di attivazione di sE nella cellula madre

  • La prespora è inglobata da una doppia membrana citoplasmatica

  • Sintesi delle SAPS nella prespora

  • La prespora sintetizza i componenti della PARETE SPORALE

  • La cellula madre sintetizza i componenti della CORTEX (peptidoglicano modificato e acido dipicolinico)


Le spore batteriche 1340949

Il fattore sE nellacellula madreattiva la trascrizione di sK e dei fattori di attivazione di sG nella prespora

Lo scambio di segnali bidirezionali (criss-cross) cellula madre -prespora e viceversa assicura che la sequenza degli eventi venga rispettata

  • Sintesi di GerE (proteina bindig del DNA)

  • La cellula madre completa la sintesi dei componenti della cortex e sintetizza i componenti dei COATS


Le spore batteriche 1340949

Lo scambio di segnali bidirezionali (criss-cross) cellula madre -prespora e viceversa assicura che la sequenza degli eventi venga rispettata


Le spore batteriche 1340949

LA SPORA MATURA SI LIBERA NELL’AMBIENTE

La cellula madre si lisa e la spora matura

è liberata nell’ambiente


Le spore batteriche 1340949

GERMINAZIONE

In condizione ambientali favorevoli una spora ritorna alla condizione di cellula vegetativa in 90’ e si suddivide in 3 fasi:

  • ATTIVAZIONE

  • GERMINAZIONE VERA E PROPRIA

  • ESOCRESCITA


Le spore batteriche 1340949

GERMINAZIONE IN VITRO

Si può realizzare esponendo le spore per 1 h alla temperatura di 60°C in presenza di indutturi del processo di germinazione quali zuccheri, amminoacidi o lisozima


Le spore batteriche 1340949

ATTIVAZIONE

Perdita delle attività biologiche della spora senza che siano evidenti modificazioni morfologiche

Stimolo traumatico (shock termico)

INDUTTORE:

FATTORI DI GERMINAZIONE:

L-alanina, Asparagina,

inosina, glucosio,

fruttosio, Ca++ Mn++


Le spore batteriche 1340949

Attivazione

Una delle ipotesi più accettabile per spiegare

il fenomeno dell’attivazione si riferisce alla rottura

dei ponti S-S delle proteine dei coats, responsabili

della maggiore permeabilità della spora attivata.

Se non si aggiungono gli induttori del processo di

germinazione, la spora non entra nella seconda

fase.


Le spore batteriche 1340949

GERMINAZIONE

Perdita di frammenti degradati di peptidoglicano e dipicolinato di Ca++. Assunzione di H2O e aumento di volume.Perdita della termoresistenza e della resistenzaall’essiccamento, al lisozima e agli agenti chimici

ESOCRESCITA

La cellula vegetativa fuoriesce completamente

dagli involucri sporali e riprende la

sua normale attività metabolica. Ripresa della sintesi proteica e degli acidi nucleici


  • Login