Cellula Procariotica - De Rossi - Microbiologia , Sintesi del corso di Citologia

Scarica Cellula Procariotica - De Rossi - Microbiologia e più Sintesi del corso in PDF di Citologia solo su Docsity! CELLULA PROCARIOTICA Dimensioni: diametro da 0.1-0.2 F 06 Dm a 50 F 06 Dm; dimensioni medie di un procariote bastoncellare: 1x 3 F 06 Dm. Per i batteri, le dimensioni ridotte sono convenienti per lo scambio con l’esterno. Ridotte dimensioni responsabili di numerose proprietà biologiche. Per es., la velocità con cui le sostanze nutritive e i prodotti di scarto escono dalla cellula (che può influenzare la velocità del metabolismo cellulare e quella di crescita) è generalmente proporzionale alle dimensioni delle cellule. Ciò perché la velocità di trasporto è in parte funzione della superficie di membrana disponibile e, relativamente al volume della cellula, le cellule piccole hanno una maggiore superficie disponibile rispetto a quelle grandi. Sfera, in cui il volume è funzione de,l cubo del raggio (V= 3/4 F 07 0r3), mentre la superficie è funzione del quadrato del raggio (S=4 F 07 0r2). Il rapporto superficie/volume (S/V) di una sfera può quindi essere espresso come 3/r. Pertanto, una cellula con r piccolo avrà un rapporto superficie/volume maggiore di una cellula più grande, e quindi potrà avere scambi più efficienti di sostanze nutritive con l’ambiente esterno di quanto non l’abbia una cellula grande. I batteri sono organismi unicellulari di piccole dimensioni. In base alla loro forma possono essere classificati in: batteri sferici (cocchi): diplococchi = cocchi a coppia streptococchi = cocchi a catenella stafilococchi = cocchi a grappolo tetradi = cocchi formati da quattro elementi sarcine = cocchi a cubi formati da otto elementi batteri a forma cilindrica (bacilli): streptobacilli (i bacilli si moltiplicano, ma non si staccano) fusiformi (assottigliate alle estremità) vibrioni, spirilli, spirochete Gli attinomiceti formano lunghi filamenti plurinucleati che possono ramificare così da produrre una struttura a rete detta micelio. Alcuni batteri hanno la capacità di variare continuamente la morfologia = cellule pleomorfe. Nel batterio si possono distinguere componenti diversi e ben definiti, alcuni dei quali sono sempre presenti (l’elemento nucleare o corpo nucleoide, la membrana cellulare e la parete cellulare, i ribosomi). Altre strutture invece si riscontrano in alcune specie e a volte solo in alcuni ceppi della stessa specie: capsula, flagelli o ciglia, pili o fimbrie. Parete cellulare Struttura semirigida, presente in quasi tutti i batteri. Svolge due importanti funzioni: conferisce la caratteristica struttura alla cellula e controbilancia la pressione osmotica. Nei vari habitat microbici la concentrazione dei soluti è maggiore nel citoplasma batterico che non nell’ambiente esterno, che risulta pertanto ipotonico. La membrana citoplasmatica (m.c.), permeabile all’acqua, consente l’ingresso di acqua per osmosi, in modo tale che la concentrazione dei soluti su ambedue i lati della membrana cellulare tende ad equilibrarsi. Negli habitat ipertonici l’acqua, invece, defluirebbe dalla cellula, che collasserebbe e andrebbe incontro a plasmolisi. I batteri, in risposta alla colorazione di Gram, si distinguono in: Batteri Gram-positivi e batteri Gram-negativi. La differente risposta alla colorazione è legata alla struttura della parete. Il PEPTIDOGLICANO o MUREINA è un componente fondamentale della parete batterica. Molecole di N-acetil-glucosamina sono alternate con molecole di N-acetil-muramico e legate mediante F 06 2legame 1-4. Il lisozima idrolizza il legame glicosidico del peptidoglicano. Modello mosaico fluido. Il nome deriva dal fatto che i fosfolipidi nella m. sono in uno stato fluido e che le proteine sono sparse tra le molecole lipidiche, formando un mosaico. Doppio strato fosfolipidico: la parte idrofilica dei fosfolipidi è rivolta verso l’esterno, e può interagire con l’ambiente acquoso. La parte idrofobica forma una barriera tra la cellula ed il suo ambiente. Le m. dei micoplasmi contengono steroli che danno rigidità. Le proteine possono agire da carrier o formare pori o canali di connessione con l’ambiente esterno. Le membrane cellulari sono dinamiche. La funzione principale della m.c. è di controllare il flusso di metaboliti da e verso la cellula, attraverso meccanismi di trasporto. Nei batteri assolve funzioni, esercitate da altre strutture negli eucarioti. E’ sede della catena nascente di peptidoglicano. Attraverso il mesosoma contribuisce alla replicazione del DNA. La precisa funzione del mesosoma non è comunque certa. L’invaginazione della m.c. può essere molto estesa e complessa nei batteri fotosintetici (cianobatteri, batteri porpora), o in batteri con un’alta attività respiratoria (batteri nitrificanti). Le membrane possono aggregarsi e costituire delle vescicole sferiche, o delle membrane tubulari. Infatti, per es., i batteri fotosintetici ed i cianobatteri contengono un sistema di membrane interne, derivate dalla m.c., dove sono presenti i pigmenti utilizzati per captare la luce (fotosintesi). Secerne proteine, promuove la respirazione ed immagazzina l’energia catturata sotto forma di ATP. Può contenere particolari appendici, i flagelli, che conferiscono al batterio la capacità di spostarsi. Movimento di sostanze attraverso la membrana A) Diffusione semplice: movimento di particelle da una regione a più alta concentrazione ad una a più bassa. B) Diffusione facilitata: attraverso proteine carrier C) Trasporto attivo: serve Energia, il movimento è contro un gradiente di concentrazione. CELLULA BATTERICA: strutture interne Citoplasma: sostanza semifluida, all’interno della m.c. Molte reazioni chimiche, anaboliche e cataboliche, avvengono nel citoplasma. Matrice citoplasmatica. Ribosomi: rRNA + proteine. Sono spesso raggruppati in catene lunghe = poliribosomi. La velocità di sedimentazione è 70S (30S + 50S). Gli rRNA dei procarioti sono: 16S, 5S, 23S. Bersaglio di antibiotici. Sede della sintesi proteica. Nucleo: nei batteri c’è il nucleoide, costituito essenzialmente da DNA (60%), con alcune molecole di RNA e proteine associate. In E. coli F 02 0F 06 D, un bacillo di circa 2-6 m di lunghezza, la F 0 6 Dstruttura circolare del DNA misura circa 1400 m….deve essere compresso nella cellula. Alcuni ceppi presentano plasmidi, molecole circolari di DNA extracromosomale a doppia elica; possono conferire resistenza ad antibiotici, capacità di sintetizzare antibiotici, capacità di degradare composti nocivi per l’ambiente (toluene, derivati del petrolio, cellulosa, ecc.), capacità di fissare l’azoto atmosferico, capacità di sintetizzare enzimi di restrizione o tossine, ecc. Inclusioni: granuli di sostanza organica o inorganica. a) granuli: glicogeno (polimero di unità di glucosio) e poli-idrossibutirrato (presenti nei batteri fotosintetici porporini); granuli di cianoficina (arginina ed acido aspartico in rapporto 1:1); carbossisomi (presenti in molti cianobatteri, nei batteri nitrificanti e nei tiobacilli; contengono la rubisco, costituiscono la riserva di questo enzima ed il principale sito di fissazione della CO2); polifosfato = volutina, costituiscono una riserva di fosfato, componente fondamentale degli a. nucleici. b) vescicole gassose, presenti in molti cianobatteri e batteri fotosintetici rossi e verdi. Endospore o spore: forme di sopravvivenza alle condizioni di stress: resistenti al calore, agli ambienti secchi, acidi, a certi disinfettanti e persino alle radiazioni. Sporulazione: Le endospore si sviluppano all’interno delle cellule batteriche vegetative di molti generi: (Bacillus, Clostridium). Rimangono in vita anche per 25 milioni di anni. Per ucciderle bisogna utilizzare una T di 120°C. Molti batteri formanti spore sono patogeni, quindi sono di grande importanza pratica nell’industria alimentare e nella microbiologia clinica. La sporulazione o sporogenesi inizia normalmente con la cessazione della crescita cellulare (fase vegetativa) per mancanza di nutrienti. Per trasformarsi in cellule vegetative attive: attivazione, germinazione, esocrescita. La germinazione è caratterizzata da un rigonfiamento della spora, dalla rottura della tunica sporale, dalla scomparsa della resistenza al calore, dall’incremento dell’attività metabolica. Molti metaboliti (zuccheri, aa) possono innescare il processo di germinazione. Flagelli: metà dei batteri noti sono mobili. Batteri monotrichi = un solo flagello Batteri anfitrichi = due flagelli (uno per parte) Batteri lofotrichi = batteri con due o più flagelli ad uno o ad entrambi i lati. Batteri peritrichi = con flagelli su tutta la superficie Batteri atrichi = senza flagelli Costituiti da flagellina. Ogni flagello è legato alla m.c. attraverso un corpo basale, costituito da una serie di anelli. In E. coli e in molti Gram- il corpo basale ha 4 anelli connessi ad una struttura centrale (uncino). Gli anelli più esterni, L e P, sono associati, rispettivamente, con il lipopolisaccaride ed il peptidoglicano. I Gram+ hanno soltanto due anelli basali, un anello più interno connesso con la m.c. ed uno più esterno probabilmente connesso con il peptidoglicano. Funziona da motore elettrico, a spese della forza protonmotrice. Il movimento batterico può avvenire a caso, con cambiamenti continui di direzione (capriola) ed è determinato dalla rotazione del flagello (oraria, antioraria). Un tipo di mobilità completamente differente, movimento per strisciamento, utilizzato da molti batteri: mixobatteri, citofaghe, cianobatteri. Si spostano di circa 3 mm al sec. Chemiotassi: Non sempre i batteri mobili cambiano continuamente a caso la propria direzione, sono invece generalmente attratti da nutrienti (aa o zuccheri) o respinti da sostanze nocive. Alcuni batteri si muovono in direzione di (o via da) una sostanza presente nell’ambiente. Fototassi: movimento in direzione della luce (m.o. fotosintetici). Magnetotassi: movimento in funzione di un campo magnetico. La cellula per crescere ha bisogno di nutrienti. L’analisi della composizione della cellula microbica mostra che più del 95% del peso secco della cellula è costituito da pochi elementi: carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo, fosforo, potassio, calcio, magnesio e potassio. Questi costituiscono i macroelementi. C, O, H, N, S e P sono componenti dei carboidrati, lipidi, proteine e acidi nucleici. Lo ione K+ è richiesto per