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
