Cosa tratta la Microbiologia

1. Cosa tratta la Microbiologia • Delle cellule viventi e di come esse lavorano • Dei microrganismi come organismi capaci di vita indipendente • Della diversità microbica e della evoluzione; della insorgenza della diversità e del perché • Del “cosa fanno” i microrganismi nel mondo, nella società umana, nel nostro corpo, ed in quello di animali e piante • Del ruolo centrale che giocano i microrganismi nelle scienze biologiche di base • Del fatto che, capendo i microrganismi, possiamo capire meglio la biologia degli organismi superiori, includendo l’uomo

2. I microrganismi fanno “girare il mondo”!!! Nella biosfera la diversità maggiore si trova tra I microrganismi Le specie microbiche guidano la maggior parte dei cicli biologoci e geologici I microrganismi riescono a vivere traendo energia da ogni fonte e con ogni strategia Microrganismi unicellulari presenti sulla terra > 90% Organismi multicellulari < 12% • Microcosmi microbici: • Grande diversità • Piccole dimensioni • Crescita rapida

4. Applicazioni della microbiologia La microbiologia ha un enorme impatto: in campo MEDICO, nell’IMMUNOLOGIA, in AGRICOLTURA, in campo ALIMENTARE, nell’ECOLOGIA, nella GENETICA, ed in altri MILLE settori!!

5. - Microbiologia medica: si occupa di ricercare le principali cause delle malattie infettive che colpiscono uomini ed animali; pianifica le misure di eradicazione degli agenti causa di infezioni - Immunologia: studia il sistema immune che protegge il nostro corpo dai patogeni (i germi che causano le infezioni)

6. CONTROLLO DELLE MALATTIE INFETTIVE 1900 - 2000

7. MALATTIE INFETTIVE RECENTI……. ”A VOLTE RITORNANO”!!!!

8. Microbiologia degli alimenti: • studia i microrganismi pericolosi che causano il deterioramento dei cibi e le malattie che si trasmettono mediante gli alimenti (tossinfezioni alimentari, es: salmonellosi, gastroenteriti).

9. Diversi esempi di malattie trasmesse da prodotti alimentari deteriorati

10. Microbiologia degli alimenti e casearia: Alcui esempi di microrganismi “benefici” usati nell’industria alimentare perché i prodotti della loro fermentazione costituiscono alcuni tra gli alimenti e le bevande più “gradite” agli uomini: Yougurt (Lactobacillus lactis)………….

11. Il PANE , la BIRRA e il VINO………. Saccharomyces cerevisiae è forse il lievito più importante e il suo utilizzo è noto fin dall'antichità per la panificazione e la produzione di birra e vino.

12. Microbiologiaagraria: • studial’impattodeimicrorganisminell’agricoltura; combatte le malattiedellepiantechecolpisconointerecoltivazioni. • Un esempio • Bacillusthuringensis: batterio sporigeno, ossia dotato della capacità di proteggersi in una spora in condizioni sfavorevoli. Dopo l'ingestione di vegetali contaminati, il batterio sporula nell'ospite liberando le tossine (innocue per gli esseri umani) che danneggiano il tratto digerente delle larve di zanzare. • E’ impiegato per la creazione di piante transgeniche e nell'agricoltura biologica come insetticida. • In apicoltura è utilizzato nella lotta biologica alla tarma della cera d'api.

13. Rizobi (batteri azotofissatori) Leguminose + Altri microrganismi importanti in agricoltura: I legumi possiedono dei noduli dove vivono batteri del genere Rhizobia, che fissano l’azoto in prodotti che la pianta usa per la sua crescita. simbiosi mutualistica= associazione vantaggiosa tra le radici e le popolazioni microbiche, necessaria alla sopravvivenza di entrambe le componenti

14. Microbiologia industriale: • usa i microrganismi per ottenere da questi • Prodotti di interesse medico quali antibiotici, vaccini, vitamine, aminoacidi. Un esempio Streptomyces coelicolorè la fonte di almeno due terzi degli antibiotici non sintetici presenti nel mondo.

15. Microbiologia industriale….altre applicazioni: • Bonifica ambientale:detossificazione degli oli di scarto, dei solventi, dei pesticidi e di altre sostanze inquinanti, e loro trasformazione in sostanze innoque. • Un esempio: Pseudomonas putidaè un batterio in grado di metabolizzare solventi organici. • Produzione di energia:biomassa convertita in metano (gas naturale); etanolo; idrogeno (dal lievito Zymomonas)

16. Biotecnologie: Microrganismiingegnerizzati, cioèmodificati, in gradodiprodurreormoni, l’insulina, antibiotici, vacciniedaltriprodottiutiliall’uomo. Inoltre, sono lo “strumento” necessarioanche per lo studio dellemalattiegenetiche.

17. Microbiologia • Studio dei microrganismi, un grande gruppo di organismi capaci di esistere come cellula singola o come gruppo di cellule (aggregazione)

18. Tutti gli organismi sono composti da celluleTutte le cellule derivano da altri elementi cellulari(proteine, Ac.nucleici -DNA e RNA, lipidi, zuccheri..........)

22. Il ruolo dell’infinitamente piccolo è infinitamente grande!Louis Pasteur

23. E’ sempre un problema di dimensioni!!!

24. Organizzazioni cellulari • Cellula procariotica (Procarioti) • Archeobatteri, Eubatteri • Cellula eucariotica (Eucarioti) • Protisti, Funghi, Piante, Animali Nucleo Sistema di membrane interne: compartimentazione citoplasma

25. La cellula dei procarioti Apparentemente semplice.................... • Flagelli • Pili • Parete I batteri possono essere statici o muoversi nell’ambiente circostante per mezzo di particolari appendici distribuite sulla superficie cellulare. Per conferire forma e rigidità alla cellula i batteri possiedono un rivestimento (parete batterica) che ricopre la membrana plasmatica

26. . La cellula dei procarioti Barriera selettiva, semipermeabile, simile a quella delle cellule animali e vegetali • Membrana plasmatica • Citoplasma • Nucleoide Il citoplasma ha caratteristiche analoghe a quello degli altri organismi viventi e lo stesso vale per le reazioni biochimiche. Sprovvisti di un nucleo separato dal citoplasma per mezzo di membrana, e mancano anche di cromosomi morfologicamente identificabili: il cromosoma batterico è infatti un'unica molecola di DNA

27. La cellula dei procarioti Citoplasma Nucleoide Ribosomi Parete cellulare Pili Flagello

28. La membrana plasmatica La membrana cellulare si trova tra la paretee il citoplasma, ed è molto simile a quella delle cellule eucariotiche. È costituita da un doppio strato di molecole lipidiche,che rappresenta la struttura portante, tra la quali sono inserite delle molecole proteiche, responsabili delle diverse funzioni della membrana; sono infatti enzimi catalizzatori, recettori di stimoli e ancora sono proteine di trasporto di sostanze attraverso la membrana. doppio strato: molecole non covalentemente legate fluido bidimensionale La sua funzione non è solo quella di selezionare la direzione e l’entità degli scambi con l’esterno, ma è legata anche alla divisione cellulare e, nei batteri che producono ATPtramite la respirazione, è sede degli enzimi, dei vettori di idrogeno dei processi di fosforilazione ossidativa che nelle cellule eucariotiche si trovano nei mitocondri

29. Citoplasma • Composizione: -Cytosol - Particelle insolubili in sospensione >Cytosol: - solvente acquoso - soluti vari: ioni, micro e macromolecole

30. Rivestimenti esterni • Capsula • Membrana Esterna • Parete cellulare • Membrana plasmatica Caratterizzano i batteri

31. Funzionidellaparetecellulare • Involucrorigido al disopradellamembranacitoplasmatica • Anti lisiosmotica • Forma (Bastoncini, cocchi, a virgola, a spirale) • Caratteristichetintoriali (Gram+ e Gram -) • Virulenza e patogenicità • Costituisceilbersagliodimoltiantibiotici

32. Le diverse forme della cellula batterica Sferici Bastoncelli Spiralati Cocchi Vibrioni DiploCocchi Bacilli StreptoCocchi DiploBacilli Spirilli Tetradi-Sarcine StreptoBacilli CoccoBacilli Spirocheta StafiloCocchi

33. Str. thermophilus Cocchi Staphylococcus epidermidis

34. Bacilli Bacillus anthracis

35. Spirocheta: Leptospira Spirilli - Spirocheta Spiranthes Rich.

36. Vibrioni Vibrio cholerae

37. Costituzionedellaparetebatterica Componente strutturale della parete: il peptidoglicano singola macromolecula lunghissimo polimero lineare, stabilizzato da fitti legami trasversi avvolge la cellula, formando unastuccio rigido e resistente determina la forma impedisce il rigonfiamento

38. Organizzazionedellaparetebatterica Organizzazionediversadellaparetenei • Gram positivi • Gram negativi

39. Gram negativi Stratodoppio Stratopiùsottiledimureinacon menolegamicrociati al disopramembranaesterna proteine, lipidi, lipoproteine, lipopolisaccaridi Organizzazionedellaparetebatterica Gram positivi • Stratounico • Stratospessodimureinacon moltilegamicrociati • nelcontestoproteine, ac teicoici, ac lipoteicoici

40. Parete ME P MC P MC P: peptidoglicano; ME: membrana esterna; MC: membrana citoplasmatica.

41. Struttura del peptidoglicano Gram-positivi Membrana esterna Gram-negativi

42. Membrana Esterna • Polisaccaridi e fosfolipidi • Patogenicità • Solo nei Gram-

43. Capsula • Polisaccaridi o Polipeptidi • Adesione al “substrato” • Difesa (sistema immunitario, batteriofagi, disinfettanti chimici) • Protezione dalla disidratazione • Patogenicità (Streptococcuspneumoniae)

44. Capsula in Klebsiellapneumoniae

47. La riproduzione dei procarioti • Scissione binaria • Scissione in 2 cellule uguali • Gemmazione • Produzione cellule più piccole da una “madre” • Ricombinazione genetica • Scambio di DNA tra 2 cellule diverse

48. La riproduzione dei batteri è asessuata e avviene mediante la divisione di un individuo in due cellule figlie uguali tra loro e identiche alla progenitrice e viene definito scissione binaria, processo molto simile, ma molto più semplice della mitosi cellulare, e comprende anche la riorganizzazione del citoplasma e la costituzione di nuove strutture cellulari. Questo processo si ripete, ogni divisione impiega circa 30 minuti, e la coltura batterica cresce. La scissione binaria, o in due parti, può essere identica alla mitosi cellulare o

49. Nucleoide • Porzione del citoplasma dove • si concentra il DNA • DNA procariotico: • Unica molecola circolare • Pochissime proteine legate • Attaccato alla MP

50. plasmide cromosoma batterico llllllllllllllllllllllllllllllllllllllll L’informazione genica nei batteri Nei batteri il programma viene registrato su di una lunga molecola di DNA, chiusa ad anello  cromosoma batterico Nella cellula batterica possono essere presenti altri piccoli anelli di DNA che portano poche informazioni -geni-  i plasmidi I plasmidi possono passare da una cellula batterica a un’altra  trasformazione batterica