I Batteri: definizione, forme e aggregazioni, dalla scuola superiore

I BATTERI

Prof. Ignazio Zara
Docente di Biotecnologie Vitivinicole

Cosa sono i BATTERI?

I batteri sono organismi semplici, unicellulari,
procarioti , di piccole dimensioni.Non possiamo vederli
ad occhio nudo

• Dimensione batteri: la lunghezza dei più comuni batteri varia da 1 a 10 um
  (um = millesima parte del millimetro!)
• I batteri non si vedono ad occhio nudo, è necessario utilizzare un
  microscopio ottico

100 pm
1 nm
10 nm
100 nm
1 μm
10 pm
100 um
1 mm
Eye
1
!
Light Microscope
Electron Microscope
Proteins
Lipids
Organelles
Atom
Small
Molecules
Virus
Bacteria
Eukaryotic Cells

Dimensioni della cellula batterica

Cell Eucariote
Eukaryotic cell: 10,000 nm
Cell Procariote
Bacterium E. col:
2000 nm
Virus
Bacteriophage: 95 nm
Cell nucleus: 2800 nm
Rabies: 150 mm
.
Poliovirus: 27 nm
Smallpox virus: 250 nm
Influenza virus: 100 nm
.
bacco mosaic virus: 240 nm
Parvovirus: 20 nm
Common cold virus: 70 nm

Capsula
Parete cellulare
Membrana plasmatica
Citoplasma,
Ribosomi
Plasmide
PILI
8
Flagello
Nucleoide

LA CELLULA BATTERICA

Sotto l'aspetto strutturale, nella cellula batterica,
dall'esterno verso l'interno, distinguiamo:

• i flagelli: se presenti conferiscono mobilità alle
  cellule;
• le fimbrie o pili: sono filamenti corti e sottili di cui è
  nota l'importanza nei processi riproduttivi;
• le capsule: sono strutture amorfe e gelatinose di
  spessore, densità e aderenza alla parete diverse da
  specie a specie e da ceppo a ceppo.
  Le capsule sono presenti in molti batteri, ma in alcune
  specie le loro dimensioni possono essere enormi, di
  molte volte superiori a quelle delle cellule stesse.
  Tale è il caso del genere Leuconostoc che, proprio a
  causa della formazione di capsule gommose (composte
  da destrani e fruttosani) possono dare origine alla
  malattia del vino nota come "il filante".

La parete cellulare: è spessa e costituita da acido muramico che le
conferisce rigidità.
Differenze di composizione esistono fra batteri Gram positivi e Gram
negativi e sono alla base del diverso comportamento di questa
colorazione.
La parete cellulare rappresenta una barriera piuttosto blanda e la
permeabilità delle cellule dipende quasi completamente dalla membrana
citoplasmatica.
-La membrana citoplasmatica: si trova a ridosso della parete cellulare e
svolge le seguenti funzioni:

• è una barriera osmotica impermeabile a molecole di peso superiore
  alla glicerina;
• contiene molti sistemi enzimatici di trasporto per vari sali minerali,
  zuccheri, aminoacidi, ecc. Questo consente ai batteri di assumere le
  sostanze nutritive anche da diluizioni molto basse senza che sia
  alterata la pressione osmotica del citoplasma;
• è sede dei componenti del sistema trasportatore di elettroni
  (citocromi, chinoni, carotenoidi, enzimi respiratori, ecc.) e svolge
  funzioni in altri casi svolte dai mitocondri;
• trasporta all'esterno i prodotti di rifiuto a basso peso molecolare ed
  anche grandi molecole (esoenzimi)

-I mesosomi: sono introflessioni della membrana; la loro funzione è legata al
processo di moltiplicazione;

• i ribosomi: sono corpuscoli sferoidali la cui funzione è fondamentale nella
  sintesi delle proteine;
• inclusioni varie: sono di discrete dimensioni e costituite da materiale nutritivo
  di riserva (glicogene, amido, lipidi);
• il nucleo batterico (nucleoide): non ha struttura complessa ed è costituita da
  un unico cromosoma lunghissimo, avvolto su se stesso. Svolge tutte le funzioni
  del nucleo degli eucarioti.
• plasmidi: particelle genetiche costituite da frammenti di DNA che si trovano
  nel citoplasma. Sono anch'essi portatori di caratteri.
• le spore: sono situate all'interno della cellula (una per cellula), possono
  trovarsi al centro o a una estremità ed hanno forma seferica, ellitica o
  cilindrica.
  Presentano una grande resistenza agli agenti chimici e fisici, rappresentano
  organi di conservazione delle specie nel tempo.
  La loro resistenza è dovuta allo spessore della parete, al notevole stato di
  disidratazione e alla presenza di certi complessi (acido dipicolinico) che le
  caratterizzano.
  Nessuno batterio sporigeno ha la capacità di svilupparsi nel vino a causa del pH
  troppo basso.

Struttura dei batteri

I batteri hanno una struttura molto semplice:
STRUTTURE FONDAMENTALI

• MEMBRANA
• PARETE
  .
  CROMOSOMA
• RIBOSOMI
  STRUTTURE ACCESSORIE
  CAPSULA
• APPENDICI FILIFORMI
  • pili
  • flagelli
    PLASMIDI

Classificazione dei batteri sulla base della temperatura di crescita

Batteri termofili

THERMOPHILES
Batteri termofili: crescono
ad alte temperature (47-
70°℃, temp. ottimale: 50-
55℃)
PCR:
Thermus aquaticus

Batteri mesofili

MESOPHILES
Batteri mesofili: crescono a
temperature intermedie
(20-45℃, temp. ottimale:
30-37℃)

Batteri psicrofili

PSYCHROPHILES
Batteri psicrofili: crescono
a basse temperature (0-
25℃ temp. ottimale: 20-
25°C)

Morfologia delle cellule batteriche

Sotto l'aspetto morfologico, le cellule batteriche
sono riconducibili a quattro forme:

• forma sferica o coccica: le cellule possono essere
  singole, accoppiate (diplococchi), in catenella
  (streptococchi), in gruppi di forma cubica (sarcina),
  in ammassi irregolari (stafilococchi);
• forma a bastoncino o bacillare: le cellule a
  bastoncino possono essere singole, accoppiate
  (sempre nel senso della lunghezza) o riunite in
  catenella o filamenti;
• forma a bastoncino ricurvo o a virgola;
• forma a spirale

Classificazione dei batteri su base morfologica

• cocchi (sferici)
• bacilli (bastoncellari)
• spirilli (spiraliformi)
• vibrioni (a forma di virgola)
  spirilli
  cocchi
  bacilli
  vibrioni

Forme di aggregazione batterica

• diplococchi o diplobacilli: cocchi o bacilli
  disposti a coppie
• streptococchi o streptobacilli: cocchi o bacilli
  disposti in catene)
• stafilococchi: cocchi disposti a grappolo
• tetradi: cocchi disposti a gruppi di quattro
• sarcine: cocchi disposti a gruppi di otto

Batteri sferici: COCCHI

diplococchi
streptococchi
stafilococchi
Tetradi o
sarcine
NEISSERIA

Tipi di batteri

Piani di
divisione
Bacillo singolo
Diplococchi
Coccobacillo
Streptococchi
Diplobacillo
Tetradi
Sarcine
Stafilococchi
Streptobacillo
Vibrione
Spirillo
Spirochete

Parete cellulare

• Presente in tutti i batteri ad eccezione dei micoplasmi
  e di alcuni Archebatteri
• Componente principale:
  PEPTIDOGLICANO
  polimero formato da
• acido N-acetilmuramico(NAM)
• N-acetilglucosamina (NAG)
• Aminoacidi

Parete cellulare: funzioni

• responsabile del comportamento al Gram
• determina la forma del batterio
• sede di caratteri antigene
• protezione nei confronti della lisi
• sensibilità agli agenti esterni
• punto di attacco di vari antibiotici
• punto di attacco di virus batteriofagi.

PARETE BATTERICA

Granuli di riserva
Citoplasma
Capsula
Membrana
Parete
Flagate
Pili
Ribosomi
CROMOSOMA
CIRCOLARE
Gram-positivi
Peptidoglicano
Membrana
A
Gram-negativi
Peptidoglicano
4
Membrana
Periplasma
B
Membrana esterna
Mesosomo

Parete cellulare e colorazione di Gram

Colorazione GRAM: due grandi gruppi di batteri

• Gram positivi (blu/violetto)
• Gram negativi (rosso
  in relazione alla
  diversa composizione della parete cellulare

Parete cellulare: Gram positivi

Peptidoglicano:

• struttura spessa e compatta a più strati, con
  acidi teicoici, aminoacidi, mono- e
  polisaccaridi

Parete cellulare: Gram negativi

• strato lipopolisaccaridico (LPS) esterno,
  assente nei Gram positivi
• Peptidoglicano più sottile, collocato nello
  spazio periplasmico fra la membrana esterna e
  la membrana citoplasmatica.
• acidi teicoici assenti

La colorazione di Gram

E' un esame di laboratorio messa a punto nel 1884 dal medico danese Hans Joachim
Christian Gram, e mette in evidenza alcune proprietà fondamentali della parete
cellulare dei microrganismi.
Tecnica della colorazione di Gram

1. Allestire e fissare il preparato
2. Violetto di genziana fenicato di Nicolle (1-3 min)
3. Eliminare l'eccesso di colore
4. Lugol (1/3 min.)
5. Decolorare con alcol fino a che il preparato non cede più colore (30
   secondi)
6. Lavare con acqua distillata
7. Colorante di contrasto (fucsina o safranina o eosina) 30 secondi
8. Lavare con acqua distillata
9. Asciugare
10. Osservare a 1000X

Colorazione di Gram

Gram-positivi
Gram-negativi
Fissazione delle
cellule al calore
Cristal-violetto
loduro
J
Decolorazione con
alcool
0
Colorazione di contrasto
(safranina)

Comportamento al Gram: Gram positivi

comportamento al Gram

• Disidratazione della parete cellulare con alcol
• Riduzione permeabilità
• Permane il primo colorante (violetto)
• Impossibile assorbire il secondo (rosso)
• Batteri colorati in blu/violetto

Comportamento al Gram: Gram negativi

comportamento al Gram

• Componente LPS solubilizzata dall'alcol
• aumento permeabilità membrana esterna
• eliminazione primo colorante (cristalvioletto)
• assorbimento del secondo colorante (di
  contrasto)
• batteri colorati in rosso