Microbiologia agraria: classificazione dei viventi, protozoi e cromisti

MICROBIOLOGIA AGRARIA

VIRUS BATTERI PROTOZOI CROMISTI ALGHE FUNGHI

Descrizione dei principali sistemi di classificazione dei viventi

Linnaeus (1735 Haeckel (1866) Chatton (1925) Whittaker (1969) Woese I (1977) Woese II (1990) Cavalier-Smith (1998-2004) Ruggiero(2015)

2 regni 3 regni 2 domini 5 regni 6 regni 3 domini (Bacteria, Archaea, Eukarya) e 7 regni 2 domini (Prokaryota ed Eukaryota) e 6 regni 3 domini (Bacteria, Archaea, Eukarya) e 7 regni

Protista Prokaryota Monera Eubacteria Bacteria Bacteria Bacteria

Archaebacteria Archaea Archaea

Eukaryota Protista Protista Protozoa Protozoa Protozoa

Chromista Chromista Chromista

Vegetalia Plantae Plantae Plantae Plantae Plantae Plantae

Fungi Fungi Fungi Fungi Fungi

Animalia Animalia Animalia Animalia Animalia Animalia Animalia

Classificazione odierna dei viventi

L'odierna classificazione dei viventi comprende:

• 3 domini:

1. Archea PROCARIOTI
2. Bacteria
3. Eukarya

• 7 regni: Eukarya si divide in:

1. Protozoa 1
2. Chromista
3. Plantae EUCARIOTI
4. Fungi
5. Animalia

I REGNI DEI VIVENTI

I MICROORGANISMI OCCUPANO TUTTI E 3 I DOMINI DELLA CLASSIFICAZIONE DEI VIVENTI

SPECIE GENERE FAMIGLIA ORDINE CLASSE PHYLUM REGNO DOMINIO

La gerarchia tassonomica è basata sul concetto filogenetico di parentela, ovvero sulla presenza di un antenato comune tra un taxon e l'altro.

LA MICROBIOLOGIA STUDIA PRINCIPALMENTE

• VIRUS
• BATTERI
• FUNGHI (LIEVITI e MUFFE)

ANIMALI EUCARIOTI PROTOZOI Le cellule di questi esseri viventi hanno il nucleo PIANTE CROMISTI FUNGHI

PROCARIOTI Le cellule di questi esseri viventi non hanno il nucleo BATTERI ARCHEOBATTERI

ATTENZIONE: In passato PROTOZOI e CROMISTI erano classificati come PROTISTI, mentre BATTERI e ARCHEOBATTERI come MONERE.

I procarioti: batteri e archei

Archei e batteri sono due domini di organismi unicellulari procarioti che attuano la scissione binaria e sono in grado di adattarsi a qualsiasi tipo di ambiente.

A Salmonella typhimurium Methanococcoldes burtonil

Forme principali delle cellule batteriche

Le cellule batteriche si presentano in tre forme principali:

• cocchi
• bacilli
• Spirilli
• vibrioni

Spirilli Cocchi Bacilli 0,50 um Pseudomonas sp.

Alcuni si muovono grazie a uno o più flagelli.

Parete cellulare dei procarioti

I batteri presentano una parete cellulare che contiene il peptidoglicano, che è invece assente nella parete cellulare degli archei.

La colorazione di Gram distingue i batteri in due gruppi: Gram positivi e Gram negativi

A 1 B Gram- Gram+ membrana esterna Upoproteine peptidoglicano membrana citoplasmatica lipopolisaccaridi proteina

Scambio di DNA tra batteri

Lo scambio di DNA tra batteri può avvenire per:

• trasformazione batterica,
• trasduzione
• coniugazione.

Da questi meccanismi deriva la variabilità genetica dei batteri.

Escherichia coli Coniugazione tra due batteri

Modalità di procacciamento di energia e nutrimento dei procarioti

I procarioti si procurano energia e nutrimento in quattro modi diversi:

• batteri fotoautotrofi usano la luce come fonte di energia;
• batteri chemioautotrofi ricavano l'energia da reazioni chimiche che coinvolgono composti organici;
• batteri chemioeterotrofi ottengono energia e carbonio consumando parti di altri organismi;
• batteri fotoeterotrofi usano la luce come fonte di energia ma assumono il carbonio da altri organismi.

Azioni utili dei procarioti per la biosfera

I procarioti svolgono numerose azioni utili per la biosfera: alcuni sono produttori (come i cianobatteri), altri decompositori, altri ancora azotofissatori.

Spora Eterocisti Cellule vegetative Cianobatteri aggregati in una colonia

Archei: organismi unicellulari in ambienti estremi

Gli archei sono un dominio di organismi unicellulari capaci di sopravvivere ad ambienti estremi come le sorgenti sulfuree (termofili e acidofili), le saline (alofili estremi) e il tubo digerente dei ruminanti (metanogeni).

A B

Archeobatteri

La maggiorparte vive in ambienti estremi:

• Metanobatteri (bacini idrici, sorgenti termali, rumine (simbionti), effluenti zootecici (digestori anaerobi)
• termofili (adatti ad alte temperature)
• alofili (resistenti al sale)
• per lo più anaerobi (ambienti difficili)
• la parete cellulare è composta da un peptidoglicano diverso da quella degli eubatteri (permissivo agli ambenti estremi)

Le saline marine sono habitat ideali per i procarioti alofili estremi. Quando a seguito dell'evaporazione la concentrazione salina si avvicina al limite minimo compatibile per la loro crescita, l'acqua assume una colorazione rossastra dovuta alla crescita massiva di microrganismi. come Halobacterium.

Più precisamente, il colore rosa è dato dai pigmenti dei batteri Halobacterium, tipici degli ambienti salini estremi, ma anche da un'alga, la cosiddetta Dunaliella Salina, responsabile del colore rosso vivo del lago.

Laguna rosa di Torrevieja: in Spagna lo spettacolare lago salato rosa (che è anche una Spa naturale)

Gli Eubatteri

Gli eubatteri in base alla forma si distinguono in:

• cocchi, di forma sferica;
• bacilli, a forma di bastoncello;
• spirilli, a forma di spirale;
• vibrioni, a forma di bastoncello ricurvo.

In base al tipo di metabolismo si distinguono in:

eterotrofi, come i saprofiti/parassiti

• autotrofi fotosintetici

autotrofi chemiosintetici, spesso in simbiosi come i batteri azotofissatori e i nitrificanti

Alcune malattie delle piante, come la maculatura batterica del pomodoro, sono causate da batteri parassiti, in questo caso da Xanthomonas campestris.

Alcuni batteri vivono in simbiosi con le piante (in particolare con le leguminose) all'interno di noduli radicali, dove «fissano» l'azoto atmosferico in molecole che le piante possono utilizzare; le planti, in cambio, offrono protezione ai batteri.

Micoplasmi e Fitoplasmi

Appartengono al regno dei Batteri:

• non hanno parete, possono assumere diverse forme
• hanno DNA e RNA, senza nucleo
• sono per lo più anaerobi
• sono importanti patogeni di piante (fito) e animali (mico)

Spiroplasma citri è il fitoplasma responsabile della fitopatia Citrus stubborn che produce deperimento degli agrumi. È un microrganismo veicolato da alcuni insetti rincoti, in particolare dalle cicaline, con apparato boccale pungente succhiante.

Rickettsie

Appartengono al regno dei Batteri:

• hanno parete, sono Gram-
• hanno DNA e RNA, senza nucleo

sono parassiti dei Vertebrati

• spesso hanno come ospiti intermedi artropodi (insetti e acari)
• alcune sono patogeni per le Piante

Alcune zecche possono essere vettori di rickettsie, come quelle che trasmettono la febbre maculata delle montagne rocciose.

Cianofite (Alghe azzurre)

Appartengono al regno dei Batteri:

Tipico arrossamento dell'acqua colonizzata da Trichodesmium erythraeum, un'alga azzurra dai peculiari pigmenti rossastri.

.autotrofi fotosintetici aerobi

• hanno DNA e RNA, senza nucleo

indipendenti o in simbiosi con funghi/piante

• spesso in ambienti «estremi»
• anziché amido usano glicogeno

Protozoi

Sono eucarioti unicellulari e pluricellulari con riproduzione asessuata o sessuata. Possono avere forme e stili di vita molto diversi. I protozoi (tra cui amebe, ciliati, foraminiferi, radiolari) sono unicellulari ed eterotrofi.

Paramecium sp. Amoeba proteus Ciglia 10 μm

Il regno dei Protozoi (ex Protisti)

I Protozoi sono un gruppo di eucarioti

• eterotrofi (per lo più) ed autotrofi fotosintetici
• unicellulari (per lo più) e pluricellulari
• indipendenti o parassiti
• Vivono in ambienti acquatici (zooplancton), ma anche terrestri (suolo e substrati organici in decomposizione) ed anche parassiti animali (anche uomo)

Euglena è un esempio di protozoo autotrofo, simile a un'alga verde in quanto possiede la clorofilla, è in grado di elaborare una sostanza di riserva molto simile all'amido.

Lo zooplancton è composto da organismi unicellulari che si lasciano trasportare dalla corrente e insieme al fitoplancton sono gli organismi più numerosi negli ecosistemi acquatici.

Struttura della cellula eucariote dei Protozoi

La cellula eucariote è protetta da un involucro cellulare elastico (amebe) o rigido con funzione protettiva e di regolazione degli scambi con l'esterno (percepisce gli stimoli). Sotto la membrana cellulare si trova il citoplasma diviso in:

• Ectoplasma più esterno e denso
• Endoplasma interno, più fluido contenente gli organuli cellulari

Spesso ci sono 2 nuclei:

• Macronucleo funzioni metaboliche e accrescimento
• Micronucleo funzioni riproduttive

La cellula ha anche vacuoli con diverse funzioni:

• v. contrattili per il bilancio idrico
• v. secretori
• v. alimentari

I protozoi come questo Litonotus sono organismi monocellulari. Dotati di un involucro cellulare e di due nuclei.

Nutrizione e riproduzione dei Protozoi

Si nutrono per fagocitosi Si riproducono soprattutto per via asessuata:

• Divisione binaria
• Scissione multipla
• Gemmazione

Si riproducono anche per via sessuata:

• Gametogamia = fusione di gameti
• Coniugazione = scambio di materiale genetico

La coniugazione è una peculiare modalità riproduttiva del paramecio e di alcuni altri protozoi che prevede uno scambio di materiale nucleare.

Cisti: strutture resistenti dei Protozoi in condizioni ambientali sfavorevoli Strutture per il movimento:

• Ciglia v. Paramecio
• Flagelli v. parassiti (Tripanosoma-Malattia del sonno, Leishmania-Leishmaniosi)
• Pseudopodi v. amebe usate per nutrirsi (fagocitosi) sia per muoversi

Principali phylum Protozoi

• Sarcomastigophora: flagellati e non, sia a vita libera sia parassiti v. amebe, Leishmania, Tripanosoma
• Apicomplexa-sporozoi v. toxoplasmosi e malaria
• Ciliophora-ciliati, parameci, vorticella
• Euglenozoa: simili ad alghe verdi, con clorofilla autotrofe ed eterotrofe
• Myxomycota: funghi mucillaginosi che formano un ammasso plasmodiale con pseudopodi, molti sono decopmpositori del terreno ma anche parassiti di funghi e piante

Vorticella è protozoo ciliato a vita libera che si ritrova spesso in acque eutrofiche inquinate.

Le amebe vivono in mare e in acqua dolce e alcune sono parassite degli esseri umani.

Il regno dei Cromisti

Regno eterogeneo costituito da organismi prevalentemente autotrofi Anche eterotrofi, alcuni parassiti, in precedenza dei Funghi e dei Protisti Organismi di interesse agrario come gli oomiceti Comprendono:

• Alghe brune
• Alghe giallo-verdi
• Diatomee
• Dinoflagellate
• Oomiceti