I BATTERI
Fai clic qui per modificare.
I Batteri
I batteri (singolare batterio) sono microrganismi unicellulari, procarioti ,cioè privi di un nucleo, di dimensioni di solito dell'ordine di pochi micrometri ( 1micrometro =1/1000 mm)
I procarioti si distinguono in due gruppi principali: archeobatteri ed eubatteri.
I primi vivono spesso in situazioni di temperatura e pH molto inospitali si distinguono:
• Metanogeni: respirazione anaerobia con produzione di metano
• Alofili: richiedono concentrazioni elevate di sali per crescere
• Termoacidofili: richiedono temperature molto elevate o condizioni molto estreme di pH (o entrambe)(entrambe).
Gli eubatteri comprendono la maggior parte dei restanti batteri. Si distinguono per forma in:
• Bacilli: a bastoncino
• Cocchi: a sfera; se si dispongono a coppia si chiamano diplococchi, a catena si chiamano streptococchi, a grappolo si chiamano stafilococchi.
• Spirilli: a spirale
• Vibrioni: a virgola
• Spirochete: con più curve
Un’altra importante suddivisione è quella che li raggruppa secondo l'optimum di temperatura alla quale possono crescere. Per questa suddivisione si hanno, tre sottoclassi:
• batteri criofili o psicrofili (basse temperature)
• batteri mesofili (medie temperature)
• batteri termofili ( alte temperature)
I batteri posseggono una parete cellulare, che è una struttura caratteristica della cellula procariotica, al di sotto della parete è presente la membrana cellulare: su di essa si trovano quasi tutti gli enzimi che svolgono le reazioni metaboliche. Il DNA si trova in una zona chiamata nucleoide e non è separato del citoplasma da alcuna membrana nucleare, che invece è presente nelle cellule eucariotiche; nel citoplasma si trovano anche piccole molecole circolari di DNA chiamate plasmidi. Posseggono organi di locomozione: fimbrie o uno o più flagelli.
La parete cellulare può essere rivestita esternamente da una capsula, formata di regola da polisaccaridi secreti dai batteri stessi. La presenza di capsula conferisce alle colonie batteriche un aspetto "liscio" o "mucoide", mentre quelle prive di capsula manifestano un aspetto "rugoso". La funzione della capsula è quella di proteggere meccanicamente la cellula procariotica dall'ambiente esterno.
Per procedere all'identificazione di un batterio, si usano le seguenti metodologie: riconoscimento a microscopio ottico od elettronico, colorazione di Gram, analisi della morfologia della colonia ecc,
La colorazione di Gram è una delle metodologie più utilizzate e si basa sulla distinzione delle caratteristiche della parete: una struttura con più peptidoglicani si colora e di conseguenza si dice che il batterio è Gram positivo; una minor presenza di peptoglicani contraddistingue i Gram negativi.
Parete cellulare
E costituita da peptidoglicano che è un polimero glucidico ( il polimero è una macromolecola costituita dal ripetersi di unità chiamate monomeri).
Ribosomi e Nucleoide
Nel citoplasma troviamo i ribosomi (organelli che consentono il montaggio delle proteine) e il materiale nucleare (nucleoide) contenente DNA e proteine. Il cromosoma batterico ha una forma circolare.
Alcuni batteri hanno capacità di movimento
Strutture accessorie del batterio
FLAGELLO o ciglia: è un organo di locomozione tipico dei batteri a forma cilindrica (bacilli) che movendosi elicoidalmente provoca il movimento..
PILI : Appaiono come appendici filamentose, non hanno funzione di movimento e sono più frequenti nelle specie GRAM negative, sia mobili che immobili.
CAPSULA: involucro molto voluminoso costituito essenzialmente da acqua e mucopolisaccaridi, che gli conferiscono una certa vischiosità. Favorisce l'adesione del batterio a determinate superfici o ad altri batteri (agevolando la formazione di colonie); ricopre anche un'importante funzione antifago protettiva nei confronti di sostanze antibatteriche.
SPORA: tipica di molti batteri, soprattutto di quelli appartenenti al genere bacillus o clostridium. Quando una cellula batterica entra in una fase di latenza metabolica per la mancanza di condizioni idonee alla vita (carenza di nutrienti, temperature eccessivamente alte o basse ecc.), circonda il proprio DNA con una serie di strutture protettive (corteccia, mantello ed esosporio) e lo espelle. Grazie a questa sorta di guscio estremamente resistente la spora può sopravvivere a condizioni ambientali particolarmente sfavorevoli (come la cottura degli alimenti) e riattivarsi - con un processo chiamato germinazione - non appena queste tornano idonee alla vita. Il processo di sporazione (cioè di formazione della spora) dura dalle sei alle dieci ore ed è mediato da attivazioni genetiche in risposta ai mutamenti ambientali; per germinare, invece, la spora impiega mediamente una o due ore.
Azioni positive dei batteri
• Batteri azoto fissatori
• Batteri azoto fissatori simbiotici
Sono soprattutto batteri appartenenti ai generi Clostridium ed Azotobacter. I batteri del genere Clostridium si trovano in tutti i tipi di suolo e nelle acque sia dolci che salate. La loro diffusione è limitata solo dalla presenza di ossigeno, dato che sono batteri anaerobi. Le diverse specie del genere Clostridium che svolgono attività azotofissatrice ricavano energia dai carboidrati. Anche le specie del genere Azotobacter sono diffuse in tutti i suoli e nelle acque dolci e salate e essendo aerobi, esigono una buona ossigenazione. Inoltre non sono in grado di demolire la cellulosa e perciò, nei casi in cui questa è l'unica fonte di carbonio disponibile, debbono entrare in simbiosi con altri microrganismi capaci di degradarla.
Microrganismi azotofissatori simbionti
L'esempio più noto di simbiosi azotofissatrice è quello tra le Leguminose e il Rhizobium leguminosarum
I batteri del genere Rhizobium si insediano nelle radici dell'ospite, inducendo la formazione di tipici noduli radicali, e qui, dato che sono autotrofi solo per l'azoto, sottraggono diversi composti organici e sali minerali all'ospite stesso, cedendogli però in cambio composti azotati. . Inoltre, quando la pianta muore (e con essa anche i batteri simbionti), le grandi quantità di composti azotati che si sono accumulate dentro tali microrganismi vengono rilasciate nel terreno che, perciò, riceve un apporto di azoto supplementare e certamente di gran lunga superiore a quello che può essere ottenuto dalla semplice degradazione dei soli tessuti vegetali morti.
Batteri intestinali
FUNZIONE TROFICA (nutrimento): la flora batterica garantisce l’integrità della mucosa intestinale.
I batteri presenti nel nostro intestino fermentano il materiale indigerito, generalmente costituito da polisaccaridi di origine vegetale. In seguito a questa fermentazione, la flora batterica produce degli acidi grassi a catena corta, come l'acido acetico, propionico e butirrico. Queste molecole sono molto importanti per il nostro benessere, poiché rappresentano una fonte energetica per le cellule epiteliali dell’intestino. Sembra inoltre che l’acido butirrico protegga dal tumore del colon.
FUNZIONE PROTETTIVA CONTRO L'INVASIONE DI BATTERI PATOGENI: la flora batterica potenzia l’effetto barriera della mucosa intestinale, grazie alla funzione trofica citata in precedenza.
La popolazione batterica simbionte produce anche sostanze antimicrobiche, grazie alle quali impedisce l’adesione di patogeni all’epitelio intestinale.
ULTERIORI FUNZIONI:
favorisce i processi digestivi e l’assorbimento, mantenendo sana ed efficace la mucosa intestinale.
Previene disturbi come colite, diarrea, costipazione.
Produce alcune vitamine, in primis la vitamina B12 e la vitamina K.
Produce alcuni aminoacidi (arginina, glutamina, cisteina)
Interviene nel metabolismo degli acidi biliari e della bilirubina.
Depurazione della acque
Per eliminare le sostanze organiche da acque di scarico sono usati microrganismi aerobi ed anaerobi entrambi eterotrofi, che cioè abbisognano
di sostanze organiche come apportatrici di materiale cellulare plastico e come
substrato di produzione energetica che non sono però in grado di
autosintetizzare direttamente (al contrario degli autotrofi) .
Si scelgono processi aerobici quando depurare l'acqua è lo scopo
principale, ed anaerobiche se si vuol produrre energia alternativa, in forma di
biogas ( metano), attraverso un percorso più lento richiedente minori dispendi energetici.
La caratteristica principale dei processi aerobici consiste nell'utilizzazione
dell'ossigeno disciolto nell'acqua, in condizioni favorevoli a mantenere l'attività dei microrganismi.
Si ottengono fanghi e i sostanze altamente ossidate quali CO2 e H2O (ed anche di anioni quali NO2 -, NO3 -, ecc.( nitroso e nitrico).
La concentrazione di ossigeno in soluzione non deve mai inferiore ad un certo livello; sicché occorre rifornirlo continuamente con dispositivi adeguati.
Nei processi anaerobici la crescita dei microrganismi è energeticamente
alimentata dalla rottura dei legami chimici che porta a convertire in metano, ammoniaca, acido solfidrico. e CO2 l' 80 ÷ 90% delle sostanze organiche presenti nell'acqua.
Batteri Patogeni
Le tossine batteriche possono essere distinte in due categorie: le esotossine e le endotossine.
Le esotossine sono sostanze fortemente tossiche prodotte da batteri viventi, che le diffondono liberamente nel mezzo ambiente. Quelle meglio conosciute sono prodotte da Clostridium botulinum (responsabile del botulismo), Clostridium tetani (agente del tetano ), , streptococchi del gruppo A., stafilococchi.
Le endotossine sono invece costituenti specifici dei batteri, da cui si liberano quando vanno in disfacimento. Batteri patogeni che liberano endotossine sono le salmonelle (Salmonella paratyphi e Salmonella typhi), Brucella melitensis, il vibrione colerico, Pasteurella pestis (responsabile della peste) ecc..
Le esotossine hanno un meccanismo d'azione molto specifico; sono forti antigeni per la loro struttura proteica; vengono facilmente distrutte dal calore e dagli enzimi proteolitici, con conseguente perdita del potere tossico. Fa eccezione la tossina botulinica, grossa molecola i cui frammenti conservano anche dopo scissione proteolitica la caratteristica tossicità.
Le endotossine hanno una tossicità generica: la loro azione consiste essenzialmente nell'aumento della temperatura corporea (effetto pirogeno) e in un processo di necrosi a carico di alcuni organi, dell'intestino e degli endoteli capillari. Le endotossine hanno struttura glico-lipo-proteica e un modesto potere antigenico
I batteri (singolare batterio) sono microrganismi unicellulari, procarioti ,cioè privi di un nucleo, di dimensioni di solito dell'ordine di pochi micrometri ( 1micrometro =1/1000 mm)
I procarioti si distinguono in due gruppi principali: archeobatteri ed eubatteri.
I primi vivono spesso in situazioni di temperatura e pH molto inospitali si distinguono:
• Metanogeni: respirazione anaerobia con produzione di metano
• Alofili: richiedono concentrazioni elevate di sali per crescere
• Termoacidofili: richiedono temperature molto elevate o condizioni molto estreme di pH (o entrambe)(entrambe).
Gli eubatteri comprendono la maggior parte dei restanti batteri. Si distinguono per forma in:
• Bacilli: a bastoncino
• Cocchi: a sfera; se si dispongono a coppia si chiamano diplococchi, a catena si chiamano streptococchi, a grappolo si chiamano stafilococchi.
• Spirilli: a spirale
• Vibrioni: a virgola
• Spirochete: con più curve
Un’altra importante suddivisione è quella che li raggruppa secondo l'optimum di temperatura alla quale possono crescere. Per questa suddivisione si hanno, tre sottoclassi:
• batteri criofili o psicrofili (basse temperature)
• batteri mesofili (medie temperature)
• batteri termofili ( alte temperature)
I batteri posseggono una parete cellulare, che è una struttura caratteristica della cellula procariotica, al di sotto della parete è presente la membrana cellulare: su di essa si trovano quasi tutti gli enzimi che svolgono le reazioni metaboliche. Il DNA si trova in una zona chiamata nucleoide e non è separato del citoplasma da alcuna membrana nucleare, che invece è presente nelle cellule eucariotiche; nel citoplasma si trovano anche piccole molecole circolari di DNA chiamate plasmidi. Posseggono organi di locomozione: fimbrie o uno o più flagelli.
La parete cellulare può essere rivestita esternamente da una capsula, formata di regola da polisaccaridi secreti dai batteri stessi. La presenza di capsula conferisce alle colonie batteriche un aspetto "liscio" o "mucoide", mentre quelle prive di capsula manifestano un aspetto "rugoso". La funzione della capsula è quella di proteggere meccanicamente la cellula procariotica dall'ambiente esterno.
Per procedere all'identificazione di un batterio, si usano le seguenti metodologie: riconoscimento a microscopio ottico od elettronico, colorazione di Gram, analisi della morfologia della colonia ecc,
La colorazione di Gram è una delle metodologie più utilizzate e si basa sulla distinzione delle caratteristiche della parete: una struttura con più peptidoglicani si colora e di conseguenza si dice che il batterio è Gram positivo; una minor presenza di peptoglicani contraddistingue i Gram negativi.
Parete cellulare
E costituita da peptidoglicano che è un polimero glucidico ( il polimero è una macromolecola costituita dal ripetersi di unità chiamate monomeri).
Ribosomi e Nucleoide
Nel citoplasma troviamo i ribosomi (organelli che consentono il montaggio delle proteine) e il materiale nucleare (nucleoide) contenente DNA e proteine. Il cromosoma batterico ha una forma circolare.
Alcuni batteri hanno capacità di movimento
Strutture accessorie del batterio
FLAGELLO o ciglia: è un organo di locomozione tipico dei batteri a forma cilindrica (bacilli) che movendosi elicoidalmente provoca il movimento..
PILI : Appaiono come appendici filamentose, non hanno funzione di movimento e sono più frequenti nelle specie GRAM negative, sia mobili che immobili.
CAPSULA: involucro molto voluminoso costituito essenzialmente da acqua e mucopolisaccaridi, che gli conferiscono una certa vischiosità. Favorisce l'adesione del batterio a determinate superfici o ad altri batteri (agevolando la formazione di colonie); ricopre anche un'importante funzione antifago protettiva nei confronti di sostanze antibatteriche.
SPORA: tipica di molti batteri, soprattutto di quelli appartenenti al genere bacillus o clostridium. Quando una cellula batterica entra in una fase di latenza metabolica per la mancanza di condizioni idonee alla vita (carenza di nutrienti, temperature eccessivamente alte o basse ecc.), circonda il proprio DNA con una serie di strutture protettive (corteccia, mantello ed esosporio) e lo espelle. Grazie a questa sorta di guscio estremamente resistente la spora può sopravvivere a condizioni ambientali particolarmente sfavorevoli (come la cottura degli alimenti) e riattivarsi - con un processo chiamato germinazione - non appena queste tornano idonee alla vita. Il processo di sporazione (cioè di formazione della spora) dura dalle sei alle dieci ore ed è mediato da attivazioni genetiche in risposta ai mutamenti ambientali; per germinare, invece, la spora impiega mediamente una o due ore.
Azioni positive dei batteri
• Batteri azoto fissatori
• Batteri azoto fissatori simbiotici
Sono soprattutto batteri appartenenti ai generi Clostridium ed Azotobacter. I batteri del genere Clostridium si trovano in tutti i tipi di suolo e nelle acque sia dolci che salate. La loro diffusione è limitata solo dalla presenza di ossigeno, dato che sono batteri anaerobi. Le diverse specie del genere Clostridium che svolgono attività azotofissatrice ricavano energia dai carboidrati. Anche le specie del genere Azotobacter sono diffuse in tutti i suoli e nelle acque dolci e salate e essendo aerobi, esigono una buona ossigenazione. Inoltre non sono in grado di demolire la cellulosa e perciò, nei casi in cui questa è l'unica fonte di carbonio disponibile, debbono entrare in simbiosi con altri microrganismi capaci di degradarla.
Microrganismi azotofissatori simbionti
L'esempio più noto di simbiosi azotofissatrice è quello tra le Leguminose e il Rhizobium leguminosarum
I batteri del genere Rhizobium si insediano nelle radici dell'ospite, inducendo la formazione di tipici noduli radicali, e qui, dato che sono autotrofi solo per l'azoto, sottraggono diversi composti organici e sali minerali all'ospite stesso, cedendogli però in cambio composti azotati. . Inoltre, quando la pianta muore (e con essa anche i batteri simbionti), le grandi quantità di composti azotati che si sono accumulate dentro tali microrganismi vengono rilasciate nel terreno che, perciò, riceve un apporto di azoto supplementare e certamente di gran lunga superiore a quello che può essere ottenuto dalla semplice degradazione dei soli tessuti vegetali morti.
Batteri intestinali
FUNZIONE TROFICA (nutrimento): la flora batterica garantisce l’integrità della mucosa intestinale.
I batteri presenti nel nostro intestino fermentano il materiale indigerito, generalmente costituito da polisaccaridi di origine vegetale. In seguito a questa fermentazione, la flora batterica produce degli acidi grassi a catena corta, come l'acido acetico, propionico e butirrico. Queste molecole sono molto importanti per il nostro benessere, poiché rappresentano una fonte energetica per le cellule epiteliali dell’intestino. Sembra inoltre che l’acido butirrico protegga dal tumore del colon.
FUNZIONE PROTETTIVA CONTRO L'INVASIONE DI BATTERI PATOGENI: la flora batterica potenzia l’effetto barriera della mucosa intestinale, grazie alla funzione trofica citata in precedenza.
La popolazione batterica simbionte produce anche sostanze antimicrobiche, grazie alle quali impedisce l’adesione di patogeni all’epitelio intestinale.
ULTERIORI FUNZIONI:
favorisce i processi digestivi e l’assorbimento, mantenendo sana ed efficace la mucosa intestinale.
Previene disturbi come colite, diarrea, costipazione.
Produce alcune vitamine, in primis la vitamina B12 e la vitamina K.
Produce alcuni aminoacidi (arginina, glutamina, cisteina)
Interviene nel metabolismo degli acidi biliari e della bilirubina.
Depurazione della acque
Per eliminare le sostanze organiche da acque di scarico sono usati microrganismi aerobi ed anaerobi entrambi eterotrofi, che cioè abbisognano
di sostanze organiche come apportatrici di materiale cellulare plastico e come
substrato di produzione energetica che non sono però in grado di
autosintetizzare direttamente (al contrario degli autotrofi) .
Si scelgono processi aerobici quando depurare l'acqua è lo scopo
principale, ed anaerobiche se si vuol produrre energia alternativa, in forma di
biogas ( metano), attraverso un percorso più lento richiedente minori dispendi energetici.
La caratteristica principale dei processi aerobici consiste nell'utilizzazione
dell'ossigeno disciolto nell'acqua, in condizioni favorevoli a mantenere l'attività dei microrganismi.
Si ottengono fanghi e i sostanze altamente ossidate quali CO2 e H2O (ed anche di anioni quali NO2 -, NO3 -, ecc.( nitroso e nitrico).
La concentrazione di ossigeno in soluzione non deve mai inferiore ad un certo livello; sicché occorre rifornirlo continuamente con dispositivi adeguati.
Nei processi anaerobici la crescita dei microrganismi è energeticamente
alimentata dalla rottura dei legami chimici che porta a convertire in metano, ammoniaca, acido solfidrico. e CO2 l' 80 ÷ 90% delle sostanze organiche presenti nell'acqua.
Batteri Patogeni
Le tossine batteriche possono essere distinte in due categorie: le esotossine e le endotossine.
Le esotossine sono sostanze fortemente tossiche prodotte da batteri viventi, che le diffondono liberamente nel mezzo ambiente. Quelle meglio conosciute sono prodotte da Clostridium botulinum (responsabile del botulismo), Clostridium tetani (agente del tetano ), , streptococchi del gruppo A., stafilococchi.
Le endotossine sono invece costituenti specifici dei batteri, da cui si liberano quando vanno in disfacimento. Batteri patogeni che liberano endotossine sono le salmonelle (Salmonella paratyphi e Salmonella typhi), Brucella melitensis, il vibrione colerico, Pasteurella pestis (responsabile della peste) ecc..
Le esotossine hanno un meccanismo d'azione molto specifico; sono forti antigeni per la loro struttura proteica; vengono facilmente distrutte dal calore e dagli enzimi proteolitici, con conseguente perdita del potere tossico. Fa eccezione la tossina botulinica, grossa molecola i cui frammenti conservano anche dopo scissione proteolitica la caratteristica tossicità.
Le endotossine hanno una tossicità generica: la loro azione consiste essenzialmente nell'aumento della temperatura corporea (effetto pirogeno) e in un processo di necrosi a carico di alcuni organi, dell'intestino e degli endoteli capillari. Le endotossine hanno struttura glico-lipo-proteica e un modesto potere antigenico
