METABOLISMO (trasformazioni biochimiche)

ESIGENZE NUTRIZIONALI DI BASE:

C, N, H2O, ioni (Fe), fonti di C:

- autotrofi: utilizzo C inorganico CO2 come unica fonte di C

- eterotrofi: utilizzo composti organici preformati (batteri patogeni)

- auxotrofi: esigenze specifiche

ENERGIA: (utilizzo legami alto livello energia: ATP ADP):

- fotosintetici (luce)

- chemiosintetici (chimica):

a) litotrofi b) organotrofi (patogeni)

METABOLISMO (trasformazioni biochimiche)

SINTESI MACROMOLECOLE BATTERICHE

DNA: cromosoma- (plasmidi); replicazione semiconservativa; DNA-polimerasi e topoisomerasi (II=girasi).

RNA: mRNA, rRNA, tRNA, RNA-polimerasi, RNA-messaggeri policistronici, sintesi nel citoplasma e legame ai ribosomi

polisomi.

Proteine: meccanismi di controllo per sintesi proteine necessarie: - enzimi di costituzione

- enzimi inducibili o di adattamento

Peptidoglicano: sintesi precursori iniziali in citoplasma trasporto attraverso membrana citoplasmatica inserimento nella parete cellulare

Riproduzione batterica: scissione semplice

- duplicazione cromosoma, - 2 nuovi cromosomi ancorati separatamente alla membrana (zona specializzata) - accrescimento membrane batteriche - allungamento cellula batterica nella zona centrale - allontanamento dei 2 cromosomi - approfondimento centripeto del setto (membrana e poi parete cellulare) - separazione 2 cellule figlie

Fattori ambientali favorenti la vita e la moltiplicazione batterica

- temperatura: mesofili (patogeni), optimum 37°C (20-45°) termofili (45-75°),

psicrofili (15-20°);- pressione osmotica: - in soluzioni ipertoniche → plasmolisi (perdita H2O, raggrinzimento membrana) - in soluzioni ipotoniche: scoppio cellula, protoplasti e sferoplasti - concentrazione di sali : NaCl 0,85% alofili 7-8%- pH: patogeni neutrofili 6-8 (4-9)- umidità- O2: aerobi, anaerobi

Coltivazione batteri

- terreni o mezzi di coltura : liquidi, brodo (0,5% peptoni, 0,3% estratto carne, NaCl, tampone fosfato pH~7) solidi (+ agar 1,5%) complessi o arricchiti selettivi per isolamento differenziali o indicatori

- sterilità;

- temperatura incubazione (36-37°C);

- O2 aerobi ; + CO2; N anaerobi.

Tipi di terreno

Terreni comuni (agar comune)

Terreni arricchiti (agar sangue, agar cioccolato)

Terreni selettivi (con antisettici o antibiotici)

Terreni differenziali (permettono di evidenziare

particolari caratteristiche metaboliche)

Terreni differenziali

TEST DELLATEST DELLA

CASEASICASEASI

Terreni differenziali

E. coliE. coli (lattosio +) e (lattosio +) e S. S. enteritidisenteritidis (lattosio -) su (lattosio -) su terreno di Hektoenterreno di Hektoen

Staphylococcus aureus ed epidermidis su MSA

Terreni liquidi (brodi)

Caratteristiche metabolicheCaratteristiche metaboliche

Batteri aerobi: crescono in Batteri aerobi: crescono in presenza di ossigenopresenza di ossigeno

Batteri anaerobi: muoiono Batteri anaerobi: muoiono in presenza di ossigenoin presenza di ossigeno

Batteri microaerofili: Batteri microaerofili: crescono meglio con poco crescono meglio con poco ossigeno e il 5% di COossigeno e il 5% di CO22

Curva di crescita batterica

SPOREBacillus - Clostridium

STRUTTURAcaratteri funzionali: - poca H2O (libera)

- attività enzimatiche scarse o assenti

- consumo O2 scarso o assente

- assenza di sintesi macromolecolari

- resistenza a penetrazione di sostanze

(impermeabilità, proteine solforate, coat)

- resistenza al calore (dipicolinato Ca, cortex)

- presenza di antigeni = forma vegetativa + antigeni

letargo metabolico

termoresistenza

Differenziamento: adattamento a seguito di esaurimento nutrienti o

accumulo di cataboliti

La resistenza delle spore è dovuta:

alla presenza di una parete esterna (tunica) particolarmente spessa e impermeabile

alla mancanza di acqua libera

alla presenza di acido dipicolinico che stabilizzando i ponti disolfuro impedisce la denaturazione delle proteine

Batteri sporigeni

Clostridi (anaerobi)

Batteri sporigeni

Bacillus anthracis (aerobio)

Sporulazione:

Differenziamento dalla cellula batterica in fase vegetativa alla spora: 6-10 ore

Germinazione:

spora cellula batterica (fase vegetativa): 1-2 ore - condizioni ambientali favorevoli - terreno colturale nuovo

Fattori di virulenza batterica: capacità di moltiplicazione in vivo

ADESIVITA’: - adesine (fimbrie,...);

SOPRAVVIVENZA: - fattori antifagocitari (capsula,proteine) - sostanze solubili, enzimi

(coagulasi, proteasi,...)

DIFFUSIONE: - enzimi (ialuronidasi, emolisine,...), - plasmidi virulenza (tossine), invasività

PRODUZIONE TOSSINE:

- tossiche per ospite, - specifiche, - (plasmidi, fagi temperati) # esotossine: proteine: - Gram-positivi, tetanica, botulinica - enterotossine # endotossine: LPS Gram-negativi, effetto pirogeno (LAL test) shock settico, ipotensione attivazione macrofagi CID, iperglicemia, aborto, necrosi tumorale,….

Tossine battericheTossine batteriche

EsotossineEsotossine Sono proteine secrete Sono proteine secrete

dalla cellula battericadalla cellula batterica Sono quasi tutte Sono quasi tutte

termolabilitermolabili I geni relativi possono I geni relativi possono

essere sul essere sul cromosoma, su cromosoma, su plasmidi o su profagiplasmidi o su profagi

Hanno attività Hanno attività biologiche specifichebiologiche specifiche

EndotossineEndotossine Sono costituite dal Sono costituite dal

lipopolisaccaride lipopolisaccaride presente sulla presente sulla membrana esterna membrana esterna dei batteri Gram-dei batteri Gram-negativinegativi

Sono termostabiliSono termostabili I geni relativi sono I geni relativi sono

sempre sul sempre sul cromosomacromosoma

Sono pirogeneSono pirogene

Esotossine

Sono proteine secrete dalla cellula batterica Hanno attività biologiche specifiche Sono quasi tutte termolabili I geni relativi possono essere sul cromosoma,

ma più spesso su plasmidi o profagi

Kit per determinare la presenza di tossina di C. difficile nelle feci

Test diimmuno-precipitazione

Test di Elek-Frobisher per la ricerca della tossina difterica

Ricerca dell’endotossina (LPS) mediante LAL-test

Il Limulus Amoebocyte Lysate test ha sostituito la prova

di pirogenicità nel coniglio (molto più sensibile)

Effetti dell’endotossina

Si lega a recettori specifici presenti su macrofagi e linfociti B stimolando la produzione delle citochine della risposta di fase acuta (IL-6, TNF)

Febbre (effetto pirogeno) Leucopenia e poi leucocitosi (>12.000/mmc) Attivazione della via alternativa del complemento Ipotensione Ipoglicemia (occhio ai diabetici !!!) Formazione di petecchie Trombocitopenia Coagulazione intravasale disseminata Shock settico Morte