I batteri - Scuole Pie Fiorentine

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I batteri
Sebastian Kaulitzki / Shutterstock
Le più antiche forme di vita, comparse sulla Terra più di 3 miliardi di anni
fa, sono caratterizzate da un’organizzazione cellulare procariote. Tra
esse ci sono i batteri
Copyright © 2009 Zanichelli editore
La cellula procariote
 I procarioti hanno piccole dimensioni
(da 1 a 10 µm)
 Non presentano organuli circondati
da membrana
 Possiedono una parete cellulare
che li protegge dalla lisi osmotica
 Dispongono di materiale genetico
posto nel nucleoide e costituito da
un cromosoma che contiene DNA
 Oltre al DNA cromosomico, la
maggior parte dei procarioti
contiene altre molecole di DNA
chiamate plasmidi
Classificazione dei batteri
I batteri sono classificati in due domini derivati da una cellula antenata
comune: quello degli Archea e quello degli Eubacteria
(*) Cianobatteri,
batteri verdi e
alcuni batteri
purpurei sono
fotosintetici
Caratteristiche degli archeobatteri
Gli archeobatteri sono i procarioti più antichi e hanno una struttura
peculiare che li distingue dagli eubatteri:
 possiedono enzimi caratteristici
 hanno una parete cellulare composta da proteine, polisaccaridi o
molecole di glicopeptidi
 l’impalcatura delle loro membrane cellulari è costituita da lipidi
contenenti glicerolo e isoprenoidi
 possiedono un pigmento sensibile alla luce rossa, la alorodopsina
(molto simile alla rodopsina, presente anche nella retina dei vertebrati)
 possono vivere negli ambienti più inospitali, come le saline o le
sorgenti termali
Raggruppamenti di archeobatteri
In base all’ambiente in cui vivono gli archeobatteri si distinguono in:
 Aerobi
 Anaerobi obbligati o facoltativi
 Alofili, si trovano in ambienti molto salati, come i mari chiusi o le
saline
 Termoacidofili, vivono in zone estremamente calde, anche vicino ai
100o C, e a valori di pH molto bassi
 Acidofili, popolano ambienti in cui il terreno ha un pH molto acido
 Metanogeni, abitano nelle paludi, nel tubo digerente di certi animali o
all’interno di protozoi e sintetizzano metano a partire da anidride
carbonica e idrogeno gassoso
Habitat degli archeobatteri
Grotte
Lago salato
Geyser
Saline
Eubatteri: morfologia
Gli eubatteri hanno colonizzato un’enorme quantità di habitat: acque
dolci e salate, regioni fredde e regioni calde, terreni fangosi e
sedimenti marini. Si trovano anche all’interno di altri organismi come
insetti, molluschi e mammiferi
In base alla loro forma si possono
catalogare in:





Bacilli, a bastoncino
Cocchi, sferici
Spirilli, a elica
Bacillococchi, ovali
Vibrioni, a virgola
Eubatteri: parete
La parete cellulare degli
eubatteri contiene uno speciale
composto chiamato
peptidoglicano, un glicopeptide
formato da acido N-acetil
muramico (NAM) e Nacetilglucosammina (NAG)
uniti tra loro da ponti peptidici
A seconda del tipo di parete i
batteri si distinguono in:
Gram positivi e Gram negativi
Gram+
La parete dei batteri Gram positivi è costituita prevalentemente da
peptidoglicano, oltre che da acidi e proteine
GramLa parete dei Gram negativi è formata da due strati: un sottile strato
di petidoglicano e uno strato lipoproteico simile alla membrana
plasmatica
Molecole caratteristiche dei Gram– sono i lipopolisaccaridi, dotati di
potere tossico e pirogeno
Come si distinguono i Gram+ dai GramNel 1884 il medico danese Hans
Joachim Christian Gram mise a
punto un metodo di colorazione che
permette di distinguere i batteri in base
alla quantità di peptidoglicano
contenuto nella loro parete cellulare
Gram +
Gram -
Colorazione di Gram
I batteri che restano colorati di viola sono i Gram positivi, mentre quelli
che non trattengono il colorante e diventano rossi sono i Gram
negativi
Spore
 Quando le condizioni ambientali diventano sfavorevoli, molti batteri
Gram+ sono in grado di ricoprire la propria zona nucleare con una
struttura particolarmente resistente, formando una spora
 Le spore possono resistere per centinaia di anni in uno stato
metabolicamente inattivo. Quando le condizioni ritornano ottimali la
spora si differenzia in cellula batterica e il ciclo vitale ricomincia
Modalità di nutrimento
I batteri possono essere:
saprofiti
eterotrofi
→
decompositori
patogeni
parassiti o simbionti
utili
fotosintetici
autotrofi
chemiosintetici
Batteri saprofiti
Si nutrono di materiale organico
morto e, insieme ad altri
organismi (per esempio i funghi)
restituiscono al terreno i sali
minerali, come i nitrati, che poi
vengono nuovamente utilizzati
dalle piante per produrre
sostanze organiche
Batteri eterotrofi patogeni
La maggior parte delle infezioni umane è provocata da batteri
patogeni. Malattie come la peste, il colera, la polmonite o la
meningite sono causate da batteri che possono trasmettersi
direttamente o indirettamente da un individuo all’altro
A seconda delle infezioni gli agenti patogeni si localizzano in un
diverso organo:
Serratia
marcescens:
responsabile
di infezioni
urinarie
Pseudomonas
cepacia: provoca
infezioni
polmonari
Antibiotici
Nel 1929 Alexander Fleming, un medico
scozzese ricercatore presso il St. Mary's
Hospital di Londra, scoprì la penicillina: la
prima sostanza conosciuta e studiata capace di
combattere i batteri e di sconfiggere malattie
precedentemente mortali. La penicillina fu il
capostipite di una famiglia di farmaci ad azione
antibiotica
Formula della penicillina
Batteri simbionti dell’uomo
Nell’intestino umano vivono circa 300-500 differenti specie di batteri (la
“flora batterica intestinale”) sia anaerobi (come bifidobacterium) sia
aerobi (come l’escherichia e l’enterobacter)
La flora batterica intestinale svolge importanti funzioni:
 protegge l’organismo dall’attacco dei microrganismi nocivi
 scinde le sostanze alimentari sfuggite alla digestione e
all’assorbimento nell’intestino tenue, rendendo disponibili per il
nostro organismo vitamine, sali minerali e altri micronutrienti
 produce la vitamina K, importante per la corretta coagulazione
del sangue, il buon funzionamento del fegato e la calcificazione
delle ossa
 produce la vitamina B12, importante per la riproduzione delle
cellule e per la sintesi dell’emoglobina
Batteri simbionti degli erbivori
Gli erbivori non sono in grado di
digerire la cellulosa contenuta nei
vegetali, ma riescono a farlo grazie
all’intervento dei batteri che
colonizzano il loro sistema digerente
Nell’ambiente caldo e molto umido
del sistema digerente degli erbivori i
batteri si sviluppano velocemente e
attaccano le fibre vegetali
L’azione dei batteri libera il glucosio
dalla cellulosa e lo rende disponibile
per l’assorbimento
Batteri azotofissatori
Alcuni batteri sono in grado di
trasformare l’azoto atmosferico (N2)
in una forma facilmente assimilabile
per le piante, come l’ammoniaca
Il genere Rhizobium è caratterizzato
da numerosi ceppi che entrano in
simbiosi con specie vegetali a rapido
accrescimento e in particolare con le
leguminose erbacee
Plasmidi
I plasmidi sono più piccoli del cromosoma batterico e contengono in
genere uno o due geni, anche se quelli più grandi ne possono avere
anche diverse decine
Si distinguono in:
 plasmidi degradativi. Consentono ai batteri di metabolizzare
determinate sostanze, anche tossiche, come alcuni residui del
petrolio o pesticidi;
 plasmidi Col. Codificano per le colicine, proteine in grado di
uccidere altri batteri;
 plasmidi della virulenza. Trasformano le cellule ospiti in
patogene;
 plasmidi F. Consentono ai batteri di scambiare tra loro materiale
genetico;
 plasmidi R. Conferiscono resistenza ad alcuni antibiotici
Azione antibiotica
 Attualmente con il termine antibiotico si indica un farmaco, di origine
naturale o di sintesi, in grado di rallentare o fermare la proliferazione
dei batteri
 Gli antibiotici si distinguono in:
• batteriostatici (che bloccano la riproduzione del batterio,
•
impedendone la scissione)
battericidi (che uccidono il microrganismo)
 La penicillina impedisce l’azione dell’enzima che catalizza la
formazione dei legami trasversali durante la sintesi del
peptidoglicano costituente la parete batterica: senza parete i
batteri vanno incontro alla lisi osmotica e muoiono
Scissione binaria
 La divisione di un procariote comporta la duplicazione del
cromosoma batterico e la migrazione delle due molecole ai lati
opposti della membrana: quando la cellula si allunga, i cromosomi si
trovano ancorati alla membrana da parti opposte
 Al termine del processo di allungamento la membrana e la parete si
ripiegano al centro formando due cellule figlie perfettamente identiche
alla cellula madre

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