3- Microb. Gen. B3 2016
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UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI NAPOLI FEDERICO II DIPARTIMENTO DI AGRARIA Sezione di Microbiologia Le strutture interne della cellula Procariotica “LA SPORA” L’endospora batterica § Spora: struttura quiescente, protettiva, metabolicamente non attiva, disidratata e pluristratificata. § E’ un organo di conservazione della specie che si genera in risposta a stress ambientali (T, pH, carenza di acqua e nutrienti), presenza o assenza O2). § Resistente all’essiccamento, alle radiazioni ultraviolette, al calore e ai comuni disinfettanti. § Batteri sporigeni si trovano principalmente nei suoli, nei sedimenti acquatici e nei fanghi. Molti patogeni possono essere sporigeni. § La posizione della spora può essere un carattere tassonomico. Clostridium tetani L’ENDOSPORA BATTERICA Clostridium tetani L’endospora batterica COLORAZIONE DELLE SPORE CON VERDE MALACHITE Richiede calore per facilitare la penetrazione del colorante attraverso gli involucri sporali L’endospora batterica Presente in Bacillus, Clostridium, Sporosarcina e Actinomiceti § Resistente all’essiccamento, alle radiazioni ultraviolette, al calore e ai comuni disinfettanti. § Forme vegetative eliminate con la pasteurizzazione (60°C X 30 min). § Spore batteriche eliminate con sterilizzazione (121°C x 20 min). Spore di Bacillus sphaericus ancora attive risalenti a 25 milioni di anni fa! Isolate da Probplebia dominicana, specie di ape neotropicale estinta 25-40 milioni di anni fa. Il 15% del peso secco della spora è costituito da acido dipicolinico Acido dipicolinico complessato al calcio L’acido dipicolinico complessato a ioni calcio (dipicolinato di calcio) sembra stabilizzare gli acidi nucleici contribuendo alla termoresistenza. La termoresistenza è conferita anche grazie alla disidratazione osmotica di cui è capace la spora: l’acqua che sta nel protoplasto viene assorbita dalla corteccia (cortex). Differenza tra cellula vegetativa ed endospora COMPOSIZIONE DELLA SPORA 5. Esosporio strato esterno sottile e lasso di natura fosfolipoproteica. 4. Tunica sporale: spesso strato proteico che conferisce resistenza agli agenti chimici. 3. Corteccia (cortex): rudimentale peptidoglicano con numero inferiore di legami crociati e dipicolinato di calcio. 2. Parete del core: immediatamente sotto la corteccia e circonda il nucleo. 1. Core: contenente ioni calcio, acido dipicolinico e le normali strutture cellulari, il DNA (nucleoide) che è stabilizzato da specifiche proteine SASP (Small Acid soluble Protein) e ribosomi. SPOROGENESI -Inizia dopo la cessazione della crescita. -Per mancanza di nutrienti o stress ambientali. -Si divide in 7 fasi e dura circa 10 h (Bacillus megaterium) CICLO VITALE DI UN BATTERIO FORMANTE ENDOSPORE Processo di sporulazione (SPOROGENESI) Stadio iniziale Spora matura all’interno dello sporangio Filamento assiale di materiale genetico Enzimi litici liberano la spora dallo sporangio UN PROCESSO DI SPORULAZIONE IN BACILLUS MEGATERIUM DURA CIRCA 10 ORE. Invaginazione della membrana e formazione del setto trasverso Inglobamento della spora immatura Sintesi della tunica Formazione della corteccia e di dipicolinato di Ca Germinazione della spora Il passaggio da spora a cellula vegetativa avviene invece in 3 fasi: Attivazione • Ripristino delle condizioni ottimali di crescita. • Spesso l’endospora anche se posta in un mezzo ricco di nutrienti non è in grado di germinare se non viene attivata. • Attivazione 58-60°C per pochi minuti. E’ la terminazione della fase di quiescenza: • Rigonfiamento della spora Germinazione • Perdita di acido dipicolinico e calcio • Disgregazione della corteccia • Rottura della tunica sporale • Scomparsa della resistenza • Ripristino dell’attività metabolica Esocrescita Il protoplasma sporale esce fuori dai residui sporali e si sviluppa nuovamente un batterio attivo. GERMINAZIONE DELLA SPORA Fuoriuscita del protoplasto dalla spora Eucarioti n Questi organismi sono caratterizzati da una cellula avente un nucleo delimitato da una membrana che lo separa dal citoplasma, organelli interni (mitocondri, cloroplasti), complessi di membrane. n Appartengono al gruppo degli Eucarioti: le alghe, i funghi, i protozoi, le piante superiori e gli animali. Caratteristiche della Cellula Eucariotica Ä Il materiale genetico è contenuto per la maggior parte nel nucleo Ä Il nucleo è separato dal resto della cellula da una membrana nucleare selettivamente permeabile grazie alla presenza di pori nucleari (20-80 nm diametro) Ä Il DNA a doppia elica è organizzato in strutture lineari dette cromosomi Ä Le cellule eucariotiche contengono i mitocondri, i quali svolgono importanti processi energetici all’interno della cellula. Essi contengono materiale genetico che è formato da una singola molecola circolare di DNA a doppia elica Ä Molte cellule vegetali contengono i cloroplasti , grandi organelli implicati nella fotosintesi. Anche i cloroplasti come i mitocondri contengono materiale genetico che è formato da una singola molecola circolare di DNA a doppia elica Cellula Eucariotica Animale Lisosoma Reticolo endoplasmatico rugoso Microfilamenti Vacuolo Ribosomi Mitocondrio Apparato di Golgi Microtubuli Nucleo Centrosoma Membrana cellulare Cellula Eucariotica Vegetale Mitocondrio Microtubuli Ribosomi Parete cellulare primaria Reticolo endoplasmatico Plasmalemma Lamella mediana Apparato di Golgi Cloroplasto Organelli Nucleo Vacuolo Nucleolo MORFOLOGIA o FORMA DEI MICRORGANISMI EUCARIOTI Lieviti Muffe Procarioti Batteri Dimensioni Parete cellulare Membrana nucleare Nucleolo Meiosi Numero cromosomi Tipo di ribosomi Localizzazione respirazione Localizzazione fotosintesi Altri organelli cellulari (Golgi, perossisomi, liposomi, ecc.) Eucarioti Animali Vegetali Confronto fra cellule Procariotiche ed Eucariotiche Procarioti Eucarioti Animali Dimensioni Parete cellulare Membrana nucleare 1 a 10 µm lineari presente assente 5 a 100 µm lineari assente presente Vegetali 5 a 100 µm lineari presente presente Nucleolo assente presente presente Meiosi assente presente presente 70 S 80 S Tipo di ribosomi Localizzazione della sulla membrana e Respirazione nel citoplasma Localizzazione della se presente, sulle Fotosintesi membrane e nel clorosoma Altri organelli cellulari (apparato del Golgi, perossisomi, , ecc.) Assenti, funzioni svolte nel citoplasma 80 S nel mitocondrio nel mitocondrio assente nel cloroplasto presenti presenti Confronto fra cellule Procariotiche ed Eucariotiche ORGANISMI Organizzazione cellulare Metabolismo BATTERI E CIANOBATTERI In genere unicellulare PROTISTI , FUNGHI, PIANTE E ANIMALI In genere multicellulare, con differenziamento di molti tipi cellulari Aerobio o anaerobio Generalmente aerobio Organelli Pochi o nessuno Nucleo, mitocondri, cloroplasti, reticolo endoplasmatico, ecc. RNA e proteina RNA e proteine sintetizzate nello stesso compartimento RNA sintetizzato ed elaborato nel nucleo; proteine sintetizzate nel citoplasma Citoplasma Divisione cellulare Assenza di citoscheletro: niente flussi citoplasmatici, endocitosi ed esocitosi Cromosoma separati mediante attacco alla membrana plasmatica Citoscheletro composto da filamenti proteici; flussi citoplasmatici; endocitosi ed esocitosi Cromosomi separati da un fuso di citoscheletro Caratteristiche del cromosoma Procariotiche Eucariotiche n n n n n n n n Hanno un solo cromosoma nel citoplasma Hanno un genoma molto più piccolo La maggior parte sono aploidi Non hanno organelli cellulari DNA circolare nel citoplasma Presenza di plasmidi DNA non legato ad istoni n n n n Hanno un nucleo circondato da membrana Hanno nucleo con diversi cromosomi (da 2 a oltre 100) La dimensione del genoma varia molto La maggior parte sono diploidi DNA legato ad istoni
