CELLULA BATTERICA - CRESCITA IN COLTURE

• I batteri o gli altri microrganismi, quando crescono su un terreno di laboratorio, sono chiamati coltura.

Colture miste:

• La popolazione microbica presente nel nostro ambiente è grande e complessa. Molte differenti specie microbiche abitano normalmente in varie parti del nostro corpo (orale, intestinale, cutanea) ed in modo analogo nel nostro ambiente (aria, suolo, acqua).

Colture pure:

• Una coltura pura è costit 232g67c uita da una popolazione di cellule derivate da un'unica cellula madre. Essa rappresenta una condizione artificiale per l'accrescimento dei batteri ed è una condizione imposta da manipolazioni di laboratorio.

Caratteri colturali:

• Uno dei principali caratteri dei batteri è l'aspetto (caratteri di accrescimento) che assumono dopo essere cresciuti su vari terreni.

• I caratteri colturali forniscono indizi utili per l'identificazione.

Coltivazione dei batteri:

• Una condizione per poter studiare i microrganismi è poterli coltivare nelle condizioni di laboratorio.

• Per questo scopo si devono conoscere quali sostanze nutritizie e quali condizioni fisiche essi richiedono.

• Tali informazioni hanno consentito di sviluppare numerosi terreni o mezzi per la loro coltura.

Esigenze nutrizionali:

Sorgente di energia:

• Organismi fototrofi

(Energia radiante).

• Organismi chemiotrofi

(Ossidazione dei composti chimici).

2. Sorgente di carbonio:

• Organismi autotrofi (Fotoautotrofi e Chemioautotrofi)

(CO₂).

• Eterotrofi

(Composti organici).

3. Richiesta di azoto:

• Azoto atmosferico.

• Composti inorganici dell'azoto.

• Azoto proteico.

4. Richiesta di zolfo e fosforo:

• Composti organici dello zolfo.
• Composti inorganici dello zolfo.
• Zolfo elementare.
• Fosfati.

5. Elementi metallici:

• Sodio - Ferro.
• Potassio - Zinco.
• Calcio - Rame.
• Magnesio - Fosforo.
• Manganese - Cobalto.

6. Vitamine e composti vitamino-simili:

• Tiamina (B₁).
• Riboflavina.
• Niacina.
• Piridossina (B₆).
• Biotina.
• Acido pantotenico.
• Acido folico.
• Cobalamina (B₁₂).
• Vitamina K.

7. Bisogno di H₂O:

• Tutte le sostanze nutritive devono essere in soluzione.

Esigenze gassose:

1. Aerobi:

• Si accrescono in presenza di ossigeno libero.

2. Anaerobi:

• Si accrescono in assenza di ossigeno libero.

3. Anaerobi facoltativi:

• Si accrescono sia in presenza che in assenza di ossigeno libero.

4. Microaerofili:

• Si accrescono in presenza di piccole quantità di ossigeno.

Vita al di sopra dei 100°C:

• Fino ad ora, la temperatura più elevata per la crescita batterica veniva considerata 105°C.

• Si riteneva che la temperatura massima di sopravvivenza fosse circa 100°C, vale a dire il punto di ebollizione dell'acqua.

• In questi ultimi anni, tuttavia, sono stati individuati nuovi batteri termofili che crescono in fumarole di zolfo, localizzate lungo le spaccature ed i crinali del fondo dell'oceano, dalle cui bocche fuoriescono getti d'acqua ricchi di zolfo con temperature superiori ai 350°C.

• Si è osservato che questi batteri sono capaci di crescere e riprodursi a 115°C.

• Ciò conferma la possibilità di crescita batterica a temperature elevatissime.

• La pressione presente nel loro habitat è sufficiente a mantenere l'acqua allo stato liquido (a 265atm).

• Le proteine, le membrane e gli acidi nucleici di questi batteri rimangono eccezionalmente stabili a queste temperature, tanto da rappresentare soggetti ideali per studiare le modalità necessarie alle macromolecole ed alle membrane per mantenersi stabili.

• Si ritiene possibile, in un futuro prossimo, la progettazione di enzimi in grado di funzionare a temperature elevate.

• Alcuni enzimi termostabili, provenienti da questi batteri, possono risultare di estrema importanza nei vari campi industriali.

CRESCITA MICROBICA

Riproduzione ed accrescimento:

• Riproduzione Divisione cellulare per scissione binaria.

• Accrescimento Tasso di accrescimento espresso come tempo di generazione.

Moltiplicazione cellulare:

• Le cellule batteriche si moltiplicano per scissione binaria: il materiale genetico si duplica e si distribuisce ai due poli della cellula batterica, la quale si allunga e alla fine si divide in due cellule figlie identiche alla cellula madre.

• In condizioni avverse alcuni batteri vanno incontro a un processo di divisione modificato, al termine del quale vengono prodotte forme quiescenti, dette spore, in grado di sopportare condizioni estreme di temperatura e umidità.

Ciclo cellulare:

• Numerosi eventi chimici e fisici hanno luogo in una cellula batterica nel periodo compreso tra la sua generazione e la divisione in cellule figlie.

Fasi:

a)  sintesi coordinata di macromolecole e di altri componenti cellulari (crescita);

b)  formazione del setto;

c)  divisione caratterizzata da una seri di reazioni che culminano nel trasferimento di una copia di DNA in ciascuna cellula delle cellule figlie.

AZIONE PATOGENA DEI BATTERI

Meccanismo dell'azione patogena:

• Un batterio viene definito patogeno quando è in grado di invadere i tessuti di un organismo ospite e di moltiplicarvisi, danneggiando la funzionalità normale dell'ospite con la liberazione di sostanze tossiche.

• In un batterio altamente patogeno risultano fattori di virulenza l'invasività (capacità di penetrare e diffondersi) e la capacità di elaborare tossine, fattori responsabili della sintomatologia morbosa e a volte della morte dell'ospite.

Invasività:

• La moltiplicazione dei batteri patogeni nei tessuti dell'ospite è legata a svariate proprietà della cellula batterica quali, l'adesività, la capacità a produrre enzimi extracellulari che ne favoriscono la diffusione, la capacità di inibire la fagocitosi.

Produzione di tossine:

• Molti batteri e altri microrganismi possono produrre veleni macromolecolari che causano tossicità nei tessuti dell'uomo e degli animali. Tali sostanze vengono chiamate tossine e si distinguono in esotossine e endotossine:

• Le esotossine sono generalmente di natura proteica e prodotte in forma solubile da batteri vivi che le diffondono nei liquidi e nei tessuti dell'ospite. Di norma vengono sintetizzate dai batteri Gram-positivi.

• Le endotossine sono sostanze di natura lipopolisaccaridica liberate in seguito a disgregazione del batterio per autolisi. Sono liberate in particolare da batteri Gram-negativi.

Sostanzialmente i batteri sono costituiti da una struttura cromosomica semplice immersa direttamente, senza frapposizione di una membrana nucleare, nel citoplasma delimitato all'esterno da una membrana citoplasmatica da cui si diparte una serie complessa di invaginazioni che formano il sistema dei mesosomi; l'insieme è racchiuso da una parete cellulare, ovvero un contenitore rigido sulla cui superficie esterna può essere presente spesso uno strato polisaccaridico detto capsula. Alcuni batteri possono essere corredati di appendici come i flagelli per il movimento e i pili per l'adesione o lo scambio di materiali fra batteri

STRUTTURA GENERALE DEL BATTERIO

Schema delle forme batteriche:

Schema generale di un batterio: