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CELLULA BATTERICA

CELLULA BATTERICA. Rappresentazione schematica di una cellula batterica tipica. I batteri differiscono per morfologia (dimensione, forma e caratteristiche di colorazione) e caratteristiche metaboliche, antigeniche e genetiche. FUNZIONI DELLE STRUTTURE DEI PROCARIOTI.

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CELLULA BATTERICA

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Presentation Transcript

  1. CELLULA BATTERICA

  2. Rappresentazione schematica di una cellulabatterica tipica I batteri differiscono per morfologia (dimensione, forma e caratteristiche di colorazione) e caratteristiche metaboliche, antigeniche e genetiche

  3. FUNZIONI DELLE STRUTTURE DEI PROCARIOTI

  4. STRUTTURE FONDAMENTALI MEMBRANA PARETE CROMOSOMA RIBOSOMI STRUTTURE ACCESSORIE PILI FLAGELLI CAPSULA

  5. Membrana citoplasmatica

  6. MEMBRANA CITOPLASMATICA • È costituita da un doppio strato di fosfolipidi e da proteine. I lipidi e le proteine sono nella proporzione di 1:5 e costituiscono il 10-26% del peso secco batterico. • Il doppio strato di fosfolipidi è orientato in modo perpendicolare al piano della membrana e su i due strati esterni sono immerse proteine globulari. Altre proteine lo sono immerse nei fosfolipidi mentre altre attraversano l’intero spessore e possono sporgere all’esterno o all’interno della membrana • È una membrana semipermeabile e selettiva che regola il passaggio delle sostanze nutritive e dei prodotti di rifiuto. È la principale barriera osmotica cellulare. È centro di attività metabolica poiché è sede di processi metabolici inerenti il trasporto di elettroni, la fosforilazione ossidativa, la respirazione e la costruzione della parete cellulare. Danni a questa membrana da agenti chimici o fisici può provocare la morte della cellula.

  7. FUNZIONE DELLA MEMBRANA CITOPLASMATICA • REGOLA IL FLUSSO DEI NUTRIENTI • E’ SEDE DI PROCESSI BIOSINTETICI • E’ SEDE DI PRODUZIONE DI ENERGIA • E’SITO DI ANCORAGGIO PER STRUTTURE ACCESSORIE • HA FUNZIONE DI SECREZIONE • HA FUNZIONE DI REGOLAZIONE

  8. Sistemi di trasporto di membrana

  9. Traslocazione di gruppo

  10. Mesosomi Introflessioni della membrana citoplasmatica. Intervengono nella cellula batterica in vari processi riproduttivi e metabolici. • Partecipano alla formazione di setti durante il processo di divisione della cellula. • Possono essere associati al cromosoma batterico e dirigere la sua replicazione. • Sono associati a processi enzimatici.

  11. CROMOSOMA • È costituito da un’unica molecola circolare di DNA a struttura bicatenaria con peso molecolare di circa 2109daltons. Distesa in tutta la sua lunghezza la molecola raggiunge la dimensione di 1mm. Il cromosoma batterico può contenere da 3 a 6103 geni. • Governa la trasmissione dei caratteri da una cellula alle generazioni successive. Presiede alla sintesi dei fattori che regolano il metabolismo cellulare.

  12. RIBOSOMI • I ribosomi sono particelle citoplasmatiche che intervengono nella sintesi proteica. • Sono composti dal 60% in RNA e dal 40% in proteine. • Sono costituiti da due subunità: leggera o 30S e pesante o 50S. Presentano una costante di sedimentazione di 70S. • Alcuni antibiotici agiscono a livello ribosomale come inibitori della sintesi proteica.

  13. SOLLECITAZIONI MECCANICHE RIGONFIAMENTO OSMOTICO Paretebatterica Organizzazione diversa della parete nei • Gram positivi • Gram negativi • Acido –Alcool resistenti (micobatteri) • Funzioni della parete batterica • PROTEZIONE • FORMA • PROCESSO DI DIVISIONE

  14. PARETE CELLULARE • è una struttura a reticolo che circonda la cellula • è composta principalmente da un unico polisaccaride chiamato PEPTIDOGLICANO • avvolge la cellula, formando un involucro rigido e resistente • determina la forma, impedisce il rigonfiamento

  15. PEPTIDOGLICANO O MUREINA E’ un lunghissimo polimero lineare, stabilizzato da fitti legami trasversi. Unità’ fondamentale del peptidoglicano E’ formato dall’unione di unità ripetute disaccaridiche costituite da N-ACETILGLUCOSAMMINA (GluNAc o NAG) ed acido N-ACETIMURAMICO (MurNAc o NAM). NAG e NAM unite da un legame beta-1,4 glicosidico Al gruppo O-lactil delll’ac. N-acetilmuramico è legato un TETRAPEPTIDE Attraverso il tetrapeptide si uniscono unità NAG e NAM adiacenti polimeri paralleli di peptidoglicano sono uniti da ponti di PENTAGLICINA

  16. Il monomero del Peptidoglicano NAM= N-Acetil muramico NAG= N-Acetil glucosoammina, Sono degli AMMINOZUCCHERI

  17. Transpeptidazione Il tetrapeptide di una unità si lega al tetrapeptide di una unità adiacente attraverso un legame peptidico tra la D-alanina e l’acido diaminopimelico Il tetrapeptide può variare nella composizione in aminoacidi. e il legame peptidico è catalizzato da specifici enzimi Questi enzimi sono chimati transpeptidasi o PBP, proteine leganti la penicillina, perché sono i bersagli primari di antibiotici beta-lattamici, come la penicillina

  18. 10-15% Circa il 90%

  19. PARETE di un batterio Gram-positivo La parete dei Gram positivi è spessa circa 200 A° e contiene anche lunghe catene di polioli: Acidi teicoici e Acidi lipoteicoici. Questi ultimi attraversano la membrana citoplaspatica e si estendono nell’ambiente esterno. Gli ac teicoici e gli ac lipotecoici sono strutture antigeniche

  20. Organizzazione della parete dei Gram positivi

  21. PARETE di un batterio Gram-negativo La parete dei Gram negativi e formata solo da peptidoglicano ed è 10 volte meno spessa di quella dei Gram positivi (S=20 A°) I Gram negativi presentano all’esterno della parete cellulare una membrana esterna MEMBRANA ESTERNA Nella membrana esterna, trilaminare e simile alla membrana plasmatica, è presente il lipopolisaccaride (LPS) Nel doppio strato lipidico sono immerse delle peculiri proteine trimeriche, le porine che formano dei pori o canali di membrana. La membrana estrerna è ancorata alla parete grazie alla lipoproteina di Braun che si estende attraverso uno spazio vuoto detto spazio periplasmico

  22. Organizzazione della parete dei Gram negativi

  23. LIPOPOLISACCARIDE Rappresenta l’endotossina comune a tutti i Gram negativi E’ una molecola in cui si distinguono tre porzionidiverse per natura chimica e funzione L’antigene O è noto come antigene somatico E’ un tetra-pentasaccaride e si estende dalla superficie cellulare all’ambiente esterno Ogni batterio ha un caratteristico antigene O che può essere usato per tipizzare il batterio. Il core è composto principalmente da acido 2-cheto-3deossioctulosio (KDO) l’unica funzione del core è quella di ancorare l’antigene O al lipide A. Il lipide A è un glicofosfolipide E’ la porzione tossica della molecola

  24. PARETE CELLULARE DEI MICOBATTERI Oltre al peptidoglicano, la parete dei batteri acidi-alcool resistenti come Mycobacterium contiene grandi quantità di glicolipidi come acidi micolici, complessi arabinogalactano-lipidi, e lipoarabinomannano.

  25. SCHEMA DELLA COLORAZIONE DI GRAM Christian Gram (1884)

  26. Solo un genere di batteri, in natura, è privo di parete Mycoplasma BATTERI PRIVI DI PARETE • SI OTTENGONO PER AZIONE DI: • Enzimi litici • Antibiotici che interferiscono con la biosintesi della parete cellulare • INCAPACI DI MOLTIPLICAZIONE: • Sferoplasti (da G-) • Protoplasti (da G+) • CAPACI DI MOLTIPLICARSI: • Forme L

  27. Bersagli dei principali gruppi di farmaci antibatterici

  28. Principali meccanismi di antibiotico-resistenza • inattivazione reversibile o irreversibile del farmaco • da parte di enzimi batterici (beta-lattamasi, enzimi • modificanti gli aminoglicosidi…) • alterazione della molecola bersaglio dell’antibiotico • riduzione della concentrazione intracellulare • dell’antibiotico per diminuito influsso (ridotta • permeabilità membrana esterna o citoplasmatica) o • per aumentato efflusso (meccanismo attivo • attraverso la membrana citoplasmatica) • eliminazione della molecola bersaglio attraverso la • creazione di una via metabolica alternativa

  29. Bastoncellari Sferici Spiraliformi

  30. Neisseria gonorrhoeae • Neisseria meningitidis • Streptococcuspneumoniae • Staphylococcus aureus • Streptococcus pyogenes

  31. Bacilli • Enterobacteriaceae: Escherichia coli, Salmonella, Shigella, Yersinia pestis • Legionella pneumophilae • Haemophilus influenzae • Clostridium tetani, Clostridium botulinum e Clostridium perfrigens • Bacillus anthracis

  32. Leptospire Treponema pallidum Vibrio cholerae

  33. Strutture accessorie della cellula batterica • Flagelli • Pili • Capsula • Sostanze polimeriche extracellulari

  34. Flagelli batterici

  35. Monotrico Anfitrico Lofotrico Peritrico Numero e disposizione dei flagelli in rapporto alla cellula

  36. Uncino Corpo basale STRUTTURA DEL FLAGELLO Il filamento, ad elica levogira, è formato di unità ripetute di un’unica proteina: la flagellina. Il corpo basale del flagello è formato da più coppie di anelli(Gram negativi) attraverso i quali passa un bastoncino. Il flagello dei batteri Gram positivi differisce da quello dei Gram negativi per la presenza di una unica coppia di dischi. Filamento Alla base del flagello, nella membrana citoplasmatica, ci sono le proteine Mot che servono da interruttore e motore del flagello.

  37. CHEMIOTASSI La rotazione del flagello è dovuta alla forza proton motrice (un giro di rivoluzione del flagello richiede almeno 100 protoni) In assenza di agente chemiotattico un batterio dotato di appendici per il movimento si muove in maniera casuale. In presenza di un agente chemiotattico il batterio si muove in direzione della sostanza chemioattraente. In presenza di un chemiorepellente, il batterio si muoverà con direzione opposta, allontanandosi dalla sostanza. Questi meccanismi sono regolati da una serie di reazioni di metilazione e fosforilazione delle proteine Mot di membrana

  38. COME SVELARE LA PRESENZA DEI FLAGELLI • COLORAZIONE CON FUCSINA BASICA • IMMUNOFLUORESCENZA • MICROSCOPIO ELETTRONICO • COME OSSERVARE LA MOTILITA’ • MICROSCOPIO OTTICO • USO DI TERRENI DI COLTURA SEMISOLIDI

  39. Pili o fimbrie strutture proteiche (pilina), lineari, a centinaia intorno al batterio che favoriscono l’adesivita’ (nomi alternativi: lectine, evasine, aggressine)

  40. Funzione dei pili: adesione Come fattore di adesivita’ le punte delle fimbrie contengono delle proteine (lectine) che legano specifici zuccheri (e.g., mannosio)

  41. Capsula strato lasso, viscoso polisaccaridico o proteico che circonda i batteri gram+ e gram– Nel caso sia poco aderente e poco uniforme per densita’ e spessore, questo materiale e’ definto glicocalice

  42. Capsula • All’esterno della parete cellulare • Ben definita: capsula • Non definita: glicocalice • generalmente polisaccaridica • Spesso assente in vitro • Presente in vivo e protettiva

  43. COME OSSERVARE LA CAPSULA MICROSCOPIO OTTICO: COLORAZIONE NEGATIVA

  44. Adesione aspecifica In Streptococcus mutans permette di aderire e colonizzare lo smalto dentale ed innescare il processo cariogeno

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