BATTERI

BIOLOGIA
LEZIONE N.5
slide N. 74
ORIGINE della VITA
BATTERIOLOGIA
classe II ITI
Prof. Fabrizio Carmignani
[email protected]
IISS “Mattei” – Rosignano S. (LI)
INDICE:
1. ORIGINE della VITA
A. La Terra primordiale
B. Evoluzione chimica
C. Evoluzione biologica
2. BATTERIOLOGIA
A.
B.
C.
D.
E.
F.
Classificazione e morfologia batterica
Struttura cellula batterica
La riproduzione batterica
Modalità nutritive dei batteri
Batteriologia sistematica
Ruolo ecologico dei batteri
1.
ORIGINE della VITA
A.
La TERRA PRIMORDIALE
La VITA ebbe inizio su una TERRA primordiale
 La storia biologica e quella geologica della
Terra (età di 4,6 miliardi di anni circa)
sono interconnesse
 Circa
3 miliardi di anni fa la Terra era ricca di
vulcani che eruttavano polveri e gas
nell’atmosfera e rocce fuse sul suolo
Le coste erano dominate da formazioni rocciose
di colore verde chiaro che in realtà erano
spessi agglomerati di batteri: le cosiddette
STROMATOLITI
L’atmosfera primordiale probabilmente conteneva
H2O, CO (monossido di carbonio), CO2 , N2 (azoto) , e
forse anche CH4 (metano) e NH3 (ammoniaca) mentre
l’ossigeno era scarso o assente
L’attività vulcanica e le radiazioni ultraviolette
dovevano essere molto intense
STROMATOLITI
Formazioni stratificate (STROMATOLITI) fossili
risalenti a 2,5 miliardi di anni fa segnano il momento
in cui i batteri fotosintetici cominciarono a produrre
l’OSSIGENO che rese aerobica l’atmosfera
Principali eventi dellaESERCIZI
storia della VITA sulla TERRA
CENOZOICO
1. Quale
è l’età della terra?
SCALA
2. Che cosa si intende per terra primordiale?
CRONOLOGICA
3.
Che cosa sono le stromatoliti?
PIANTE
in cui collocare
gli antichissimi
fossili
Se la storia della
TERRA si riduce ad
un giro di orologio
di 24 h, la specie
umana è
“comparsa” 4
secondi prima della
mezzanotte
SPECIE UMANA
TERRESTRI
Origine del sistema
solare e della Terra
4,6 MLD/anni fa
ANIMALI
EUCARIOTI
PLURICELLULARI
4
1
2
EUCARIOTI
UNICELLULARI
3
PROCARIOTI
ACCUMULO di OSSIGENO
nell’ATMOSFERA
B.
EVOLUZIONE CHIMICA
EVOLUZIONE CHIMICA: prima tappa
I più antichi procarioti (BATTERI) fossili sono
datati 3,5 miliardi di anni, ma la vita potrebbe
essersi originata a partire da materia non
vivente anche 3,9 miliardi di anni fa
La I tappa è stata quella di ottenere piccole
molecole organiche, probabilmente grazie a
reazioni innescate dall’energia dei fulmini o delle
radiazioni ultraviolette nell’atmosfera
primordiale (vedi esperimento di MILLER)
MATERIA NON VIVENTE
MATERIA VIVENTE
EVOLUZIONE CHIMICA
MATERIA NON VIVENTE
MATERIA VIVENTE
(ORGANICA)
PRIME CELLULE
PROCARIOTICHE
EVOLUZIONE
BIOLOGICA
PRIME CELLULE
EUCARIOTICHE
EVOLUZIONE
CHIMICA
Gli esperimenti per ricreare il
«BRODO PRIMORDIALE»
Un’atmosfera iniziale priva di OSSIGENO
Nel 1953, Stanley MILLER mise a punto una serie di
esperimenti per riprodurre l’atmosfera primordiale
della Terra. Miller partì dall’ipotesi degli scienziati
OPARIN e HALDANE, secondo la quale l’atmosfera
primordiale era priva di ossigeno e quindi riducente
“BRODO PRIMORDIALE”
Insieme di sostanze chimiche disciolte
nelle acque dei mari (tranquille lagune)
presenti sulla TERRA primordiale
Stanley MILLER
Il «brodo primordiale» di OPARIN
Secondo l’ipotesi di OPARIN, l’atmosfera
primitiva conteneva:
METANO, AMMONIACA,
IDROGENO , VAPORE ACQUEO
 Le reazioni chimiche tra queste sostanze
avrebbero originato le prime molecole organiche,
che sono le molecole basilari degli esseri viventi
 L’atmosfera riducente (senza ossigeno) avrebbe
favorito la formazione di molecole complesse a
partire da molecole più semplici
ESPERIMENTO di Stanley MILLER
Simulazioni delle condizioni primordiali in laboratorio hanno
prodotto amminoacidi, zuccheri, lipidi, basi azotate presenti
nei nucleotidi (mattoni) del DNA e dell’RNA e perfino ATP
(adenosintrifosfato), molecola contenente energia.
Tutte queste sostanze sono tipiche degli esseri viventi
VAPORE ACQUEO
CH4
«ATMOSFERA»
ELETTRODO
CONDENSATORE
Esperimento
di MILLER
(1953)
Flusso d’acqua fredda
Acqua raffreddata contenente
COMPOSTI ORGANICI
H 2O
«MARE»
CAMPIONE PER L’ANALISI CHIMICA
LE IPOTESI SUCCESSIVE
 Oggi, la maggior parte degli scienziati ritiene che la
composizione dell’atmosfera primordiale doveva
essere diversa da quella presunta da Miller.
 Viene ritenuto più probabile che i gas presenti
nell’atmosfera fossero soprattutto CO, CO2, N2
(prodotti da vulcani in eruzione), piuttosto che H2,
CH4 e NH3.
 Alcuni studiosi ritengono inoltre più probabile che
la vita si sia originata a livello di vulcani sommersi
o sorgenti sottomarine idrotermali
ACIDI NUCLEICI
molecole basilari per la vita
DNA – acido desossiribonucleico
RNA – acido ribonucleico
Principali eventi dellaESERCIZI
storia della VITA sulla TERRA
CENOZOICO
1. Quando
si sono avute le prime forma di vita sulla terra?
SCALA
2. Che cosa si intende per evoluzione chimica?SPECIE UMANA
CRONOLOGICA
3.
Descrivi l’esperimentoPIANTE
di Stanley Miller
in Che
cui cosa
collocare
4.
ottenne? TERRESTRI
Origine del sistema
gliQuali
antichissimi
5.
ipotesi successive
sono state fatte?
ANIMALI
solare e della Terra
fossili
Se la storia della
TERRA si riduce ad
un giro di orologio
di 24 h, la specie
umana è
“comparsa” 4
secondi prima della
mezzanotte
4,6 MLD/anni fa
EUCARIOTI
PLURICELLULARI
4
1
2
EUCARIOTI
UNICELLULARI
3
PROCARIOTI
ACCUMULO di OSSIGENO
nell’ATMOSFERA
EVOLUZIONE CHIMICA: seconda tappa
La II tappa più importante a livello chimico deve
essere stata la polimerizzazione, cioè la
formazione di grandi molecole come gli
ACIDI NUCLEICI e le PROTEINE, a partire dai
rispettivi monomeri, piccole molecole (mattoni):
NUCLEOTIDI: “mattoni” degli ACIDI NUCLEICI
AMMINOACIDI: “mattoni” delle PROTEINE
Le piccole molecole organiche formarono grandi
molecole (polimeri) su rocce calde (es. argille)
dando origine a PROTEINE e ACIDI NUCLEICI,
sostanze fondamentali degli esseri viventi
POLIMERI e MONOMERI
I POLIMERI sono composti naturali o sintetici a
elevato peso molecolare (P.M.) costituiti da
molecole di grandi dimensioni e per questo definite
MACROMOLECOLE
I polimeri derivano dalla unione, chiamata
polimerizzazione , di molecole di piccole dimensioni
e a basso peso molecolare , cioè i MONOMERI, che
si concatenano tra di loro secondo lunghe sequenze
e rappresentano le unità strutturali dei polimeri
UNIONE di TANTI MONOMERI
UN POLIMERO
I POLIMERI si dividono in:
1. OMOPOLIMERI: formati da un solo tipo di monomero
Es. il POLIETILENE che risulta dall'unione di numerose
molecole di etilene
2. COPOLIMERI: formati dall’unione di 2 o più tipi di
monomero
Es. il NAILON formato dall'unione di molecole di acido
adipico e di esametilendiammina
Sono POLIMERI importanti sostanze naturali come
la cellulosa, le proteine, gli acidi nucleici, la gomma
naturale, come pure materiali sintetici (artificiali)
di fondamentale interesse tecnologico,
come le materie plastiche (polietilene, PVC…)
Esempio di POLIMERO sintetico: KEVLAR
Detto anche TWARON è una fibra sintetica polimerica che
a parità di peso è 5 volte più resistente dell'acciaio
Il Kevlar ha un grande resistenza al calore e si decompone
a circa 500 °C senza fondere.
MONOMERO
Per le sue caratteristiche di
resistenza, il kevlar viene
utilizzato per la costruzione di
giubbotti antiproiettile di
attrezzature per gli sport
estremi, di componenti per gli
aeromobili.
Il kevlar è stato inventato nel
1965, ed è attualmente un
marchio di fabbrica della
DuPont
EVOLUZIONE CHIMICA: terza tappa
A questo punto, dopo aver ottenuto le grandi
molecole fondamentali degli esseri viventi, la III
TAPPA dovrebbe essere stata quella che all’interno
di queste molecole, alcune contenenti informazioni
(ACIDI NUCLEICI), diventarono capaci di duplicarsi
e trasmettere le informazioni alle cellule figlie.
Le prime molecole in grado di DUPLICARSI
potrebbero esser state molecole di
RNA: acido RIBONUCLEICO
che quindi ha rappresentato il primo materiale
genetico.
Un’informazione completa, scritta in un certo modo
sulla molecola di RNA, prende il nome di GENE
Il primo materiale genetico potrebbe essere
stato costituito da RNA
Un’ipotesi condivisa è che i primi GENI (sostanze che
portano “informazioni”) fossero brevi filamenti di RNA
in grado di duplicarsi, forse su superfici argillose
A
G
A
U
U
G
G
G
C
C
C
G
C
A
G
C
A
U A
A
U
U
A
Filamento
COMPLEMENTARE
U
G
C
A
U
G
MONOMERI
(“mattoni” dell’RNA)
G
G
C
U
U
U
Formazione di semplici
«GENI», costituiti da brevi
polimeri di RNA
1
A C
G
U
U
C
A
G
Filamento
ORIGINALE
U
Assemblaggio di una
2 catena di RNA complementare
( primo passo della duplicazione
del gene originale)
GENI PRIMITIVI: molecole di RNA che portavano informazioni
EVOLUZIONE CHIMICA: quarta tappa
La IV tappa probabilmente ha riguardato la formazione di
membrane in grado di racchiudere questi aggregati di
molecole in modo da ottenere così le prime CELLULE
AUTODUPLICAZIONE DELL’RNA
La più antica forma di
cooperazione
molecolare può aver
IL DUPLICATO SERVE DA STAMPO
PER FORMARE UNA PROTEINA
coinvolto un modello
primitivo di
traduzione, in cui
semplici geni a RNA
PROTEINA
venivano tradotti in
PROTEINE senza
l’intervento di altre La PROTEINA agisce come un
primitivo enzima che favorisce
strutture
la duplicazione dell’RNA
RNA
Semplici membrane potrebbero aver protetto questi
aggregati molecolari formati da RNA e PROTEINE, su
cui la selezione naturale avrebbe agito favorendo un
grado via via maggiore di cooperazione molecolare che
avrebbe poi dato origine alle
PRIME CELLULE PROCARIOTICHE
MEMBRANA
LM 650
RNA
PRIME CELLULE PROCARIOTICHE
PROTEINA
EVOLUZIONE BIOLOGICA
Con la formazione delle prime cellule primitive
procariotiche, circa 3,5 miliardi di anni fa, inizia
un’altra forma di evoluzione che porterà allo
sviluppo, sul nostro pianeta, di un numero enorme
di specie viventi, sino alla comparsa della specie
umana
Si tratta dell’
EVOLUZIONE BIOLOGICA
Principali eventi dellaESERCIZI
storia della VITA sulla TERRA
CENOZOICO
1. Che
cosa è l’evoluzione biologica?
SCALA
2. Indica la differenza tra polimero e monomero
SPECIE UMANA
CRONOLOGICA
3. In che modo potrebbero
essersi formate le prime cellule
PIANTE
TERRESTRI
in procariotiche?
cui collocare
gli antichissimi
fossili
Se la storia della
TERRA si riduce ad
un giro di orologio
di 24 h, la specie
umana è
“comparsa” 4
secondi prima della
mezzanotte
Origine del sistema
solare e della Terra
4,6 MLD/anni fa
ANIMALI
EUCARIOTI
PLURICELLULARI
4
1
2
EUCARIOTI
UNICELLULARI
3
PROCARIOTI
ACCUMULO di OSSIGENO
nell’ATMOSFERA
2.
BATTERIOLOGIA
A.
CLASSIFICAZIONE e
MORFOLOGIA BATTERICA
I BATTERI sono organismi unicellulari procarioti,
appartenenti al regno delle MONERE
Questi PROCARIOTI sono presenti
sulla Terra da alcuni miliardi di
anni
PROCARIOTI (UNICELLULARI)
rappresentano le più antiche
forme di vita e anche oggi
restano gli organismi più
numerosi e maggiormente
BATTERI presenti
diffusi sulla Terra:
sulla punta di uno spillo
sono UBIQUITARI
Colonizzata SEM 650 
Probabilmente le prime forme di
vita risalgono a circa 3,2 MLD di
anni fa
ARCHEBATTERI ed EUBATTERI rappresentano le 2
principali ramificazioni (DOMINI) nell’evoluzione
dei PROCARIOTI
Costituiti da cellule prive di nucleo e di organuli, al loro
interno, i procarioti presentano differenze strutturali
così importanti da essere classificati in 2 diversi domini:
1. EUBACTERIA
(EUBATTERI o semplicemente BATTERI)
2. ARCHAEBACTERIA
(ARCHEBATTERI o ARCHEI)
I BATTERI presentano una grande varietà di forme e quindi
di morfologia:
 SFERICA
(cocchi)
 CILINDRICA
(bacilli)
 CILINDRICA RICURVA
SPIROCHETE
Colonizzata SEM 3000 
BACILLI
Colonizzata SEM 9000 
COCCHI
Colonizzata SEM 12 000 
(vibrioni)
 SPIRALATA
(spirochete e spirilli)
MORFOLOGIA cellula BATTERICA
Caratteristiche strutturali specifiche permettono ai
procarioti di vivere quasi ovunque
Infatti si dice che sono UBIQUITARI
Tutti i PROCARIOTI (EUBATTERI e ARCHEI) presentano
alcune caratteristiche strutturali che consentono
loro di occupare una vastissima gamma di ambienti,
anche i più estremi e da qui il termine:
ESTREMOFILI
cioè batteri che vivono nelle profondità marine
(abissi), in ambienti molto freddi, in laghi salati, in
sorgenti termali calde…ecc., dove organismi più
complessi non possono vivere
Principali eventi dellaESERCIZI
storia della VITA sulla TERRA
CENOZOICO
1. Che
cosa è la batteriologia?
SCALA
2. Indica le varie forme (morfologia) della cellula
batterica
SPECIE
UMANA
CRONOLOGICA
3. Che cosa si in tende per
estremofili?
PIANTE
in cui collocare
gli antichissimi
fossili
Se la storia della
TERRA si riduce ad
un giro di orologio
di 24 h, la specie
umana è
“comparsa” 4
secondi prima della
mezzanotte
TERRESTRI
Origine del sistema
solare e della Terra
4,6 MLD/anni fa
ANIMALI
EUCARIOTI
PLURICELLULARI
4
1
2
EUCARIOTI
UNICELLULARI
3
PROCARIOTI
ACCUMULO di OSSIGENO
nell’ATMOSFERA
B.
STRUTTURA CELLULA
BATTERICA
Cellula PROCARIOTICA (Batteri)
2
3
1
1 - 2 - 3 RIVESTIMENTI
ESTERNI
dimensioni di POCHI MICRON
Staphylococcus aureus
(forma a cocco)
Escherichia coli
(forma a bacillo)
LE STRUTTURE ESTERNE
Una delle strutture più importanti che caratterizzano la
cellula procariotica è rappresentata dalla PARETE
CELLULARE rigida, che da la forma al batterio ed è costituita
da una sostanza particolare:
il PEPTIDOGLICANO o MUREINA
RIVESTIMENTI
ESTERNI:
1. CAPSULA
2. PARETE
3. MEMBRANA
CELLULARE
1 CAPSULA
CELLULARE
Colonizzata TEM 70 000 
2 PARETE
3 MEMBRANA
I PILI o FIMBRIE sono appendici corte e sottili che
permettono ai procarioti di attaccarsi gli uni agli altri,
oppure alle rocce presenti nelle acque correnti, o ancora
alle pareti interne dell’intestino umano
PILI (FIMBRIE)
funzione di ancoraggio
Colonizzata TEM 16 000 
(STRUTTURE di ANCORAGGIO)
Numerose specie di EUBATTERI
e ARCHEBATTERI sono provvisti
di FLAGELLI che consentono loro
il movimento.
FLAGELLO
Da questo punto di vista
possiamo avere batteri:
MONOTRICHI: 1 flagello
PERITRICHI: tanti flagelli
LOFOTRICHI: 2 ciuffi di flagelli
Comunque ci sono batteri che
non li hanno, come i COCCHI ,
e per questo sono detti
ATRICHI
Colonizzata TEM 14 000
LA MOBILITÀ
MEMBRANA
PLASMATICA
PARETE
CELLULARE
Movimento rotatorio del flagello
Alcuni EUBATTERI possono formare ENDOSPORE, cioè
organi di resistenza, che permettono loro di
sopravvivere a lungo in condizioni difficili, in uno stato
di quiescenza. I BATTERI che producono SPORE sono
detti BATTERI SPORIGENI
1. Batteri AEROBI
sporigeni:
Gen. BACILLUS
ENDOSPORA
Es. Bacillus anthracis
Gen. CLOSTRIDIUM
Es. Clostridium tetani
Clostridium botulinum
TEM 34 000 
2. Batteri ANAEROBI
sporigeni:
ORGANIZZAZIONE INTERNA
Molti BATTERI sono provvisti di membrane
specializzate per svolgere funzioni metaboliche.
MEMBRANE INTERNE
MEMBRANA
FOTOSINTETICA
TEM 6000
TEM 45 000
MEMBRANA
RESPIRATORIA
Principali eventi dellaESERCIZI
storia della VITA sulla TERRA
CENOZOICO
1. Disegna
una cellula batterica ed indica tutte le sue
SCALA
strutture
SPECIE UMANA
CRONOLOGICA
2. Che cosa sono le spore
batteriche?
PIANTE
TERRESTRI
in Quali
cui collocare
3.
sono i principali
batteri che producono spore?
gli antichissimi
fossili
Se la storia della
TERRA si riduce ad
un giro di orologio
di 24 h, la specie
umana è
“comparsa” 4
secondi prima della
mezzanotte
Origine del sistema
solare e della Terra
4,6 MLD/anni fa
ANIMALI
EUCARIOTI
PLURICELLULARI
4
1
2
EUCARIOTI
UNICELLULARI
3
PROCARIOTI
ACCUMULO di OSSIGENO
nell’ATMOSFERA
C.
La RIPRODUZIONE
BATTERICA
Uno dei motivi del grande successo dei BATTERI
è la loro capacità di riprodursi rapidamente
quando si trovano in un ambiente favorevole.
La maggior parte dei BATTERI produce una
nuova generazione nell’arco di 1-3 ore,
ma esistono specie che, in condizioni ottimali,
possono riprodursi ogni 20 minuti
La riproduzione è ASESSUATA (senza
l’intervento di 2 organismi, maschio e
femmina) ed avviene per SCISSIONE BINARIA,
cioè da una cellula se ne formano 2
DNA
RIPRODUZIONE ASESSUATA
dei BATTERI
SCISSIONE BINARIA
ARITHMETIC
LOGARITHMIC
BATTERI
CRESCITA
LOGARITMICA
Principali eventi dellaESERCIZI
storia della VITA sulla TERRA
CENOZOICO
1. Che
tipo di riproduzione hanno i batteri?
SCALA
2. In condizioni ottimali quanto tempo impiegano
per
SPECIE
UMANA
CRONOLOGICA
riprodursi?
PIANTE
in cui collocare
gli antichissimi
fossili
Se la storia della
TERRA si riduce ad
un giro di orologio
di 24 h, la specie
umana è
“comparsa” 4
secondi prima della
mezzanotte
TERRESTRI
Origine del sistema
solare e della Terra
4,6 MLD/anni fa
ANIMALI
EUCARIOTI
PLURICELLULARI
4
1
2
EUCARIOTI
UNICELLULARI
3
PROCARIOTI
ACCUMULO di OSSIGENO
nell’ATMOSFERA
D.
MODALITÀ NUTRITIVE
dei BATTERI
Nel loro complesso, i PROCARIOTI (Batteri)
mostrano una varietà di modalità nutritive molto
diversificate e maggiore di tutti gli EUCARIOTI
messi insieme
Si possono dividere in 2 grandi gruppi:
1. AUTOTROFI
2. ETEROTROFI
(la maggior parte)
1. AUTOTROFI
Sono quelli in grado di sintetizzare (produrre) le
proprie sostanze organiche (complesse) a
partire da sostanze semplici inorganiche
Gli AUTOTROFI possono essere di 2 tipi:
 FOTOAUTOTROFI: ricavano energia dalla luce
del sole e utilizzano la CO2 come fonte di
carbonio:
fanno la FOTOSINTESI
 CHEMIOAUTOTROFI: ricavano energia dai
prodotti chimici inorganici invece che dalla luce
solare e utilizzano la CO2 come fonte di
carbonio
2. ETEROTROFI
Non sono in grado di sintetizzare (produrre) le
proprie sostanze organiche (complesse) a partire
da sostanze semplici inorganiche e quindi le
devono assumere dall’ambiente già formate
Gli ETEROTROFI possono essere di 2 tipi:
 FOTOETEROTROFI: ricavano energia dalla
luce solare ed il carbonio dalle sostanze
organiche
 CHEMIOETEROTROFI: ricavano sia il
carbonio sia l’energia dai composti organici
(sono talmente eterogenei che qualsiasi molecola organica
può rappresentare un alimento)
CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI
IN BASE ALLE MODALITÀ NUTRITIVE
FONTE di ENERGIA e di MATERIA (carbonio)
degli esseri viventi
1) FONTE di ENERGIA
1a) LUCE
SOLARE
2)
FONTE di
CARBONIO
2a)CARBONIO
INORGANICO
CO2
2b)CARBONIO
ORGANICO
PIANTE
ALGHE
alcuni
BATTERI
1b) SOSTANZE
CHIMICHE
Alcuni BATTERI
(CHEMIOLITOTROFI)
del suolo
AUTOTROFI
alcuni
BATTERI
ANIMALI
PROTOZOI
Alcuni BATTERI
ETEROTROFI
FOTOTROFI
CHEMIOTROFI
(FOTOSINTECI)
(CHEMIOSINTETICI)
La cooperazione metabolica
In alcuni procarioti la cooperazione ha luogo in colonie
chiamate BIOFILM che rivestono le superfici.
Quando la colonia è abbastanza grande si attiva la
produzione di proteine che determinano l’adesione delle
cellule tra di loro e al substrato (“oggetto” dove si trovano)
Terreno da batteriologia con
crescita di colonie
BIOFILM
Colornzzata SEM 13 000 
Capsula PETRI
Principali eventi dellaESERCIZI
storia della VITA sulla TERRA
CENOZOICO
1. Indica
la differenza tra organismo eterotrofo e
SCALA
autotrofo
SPECIE UMANA
CRONOLOGICA
2. Quali fonti di energia PIANTE
possono usare i batteri?
TERRESTRI
in Quali
cui collocare
3.
fonti di carbonio
possono usare i batteri?
Origine del sistema
gliDisegna
antichissimi
4.
una tabella che
indica le 4 combinazioni
ANIMALI
solare e della Terra
possibili
fossilicome fonti di energia e di carbonio 4,6 MLD/anni fa
Se la storia della
TERRA si riduce ad
un giro di orologio
di 24 h, la specie
umana è
“comparsa” 4
secondi prima della
mezzanotte
EUCARIOTI
PLURICELLULARI
4
1
2
EUCARIOTI
UNICELLULARI
3
PROCARIOTI
ACCUMULO di OSSIGENO
nell’ATMOSFERA
E.
BATTERIOLOGIA SISTEMATICA
La BATTERIOLOGIA SISTEMATICA è quella parte
della batteriologia che classifica i batteri
dividendoli inizialmente nei 2 DOMINI degli:
1. ARCHAEBACTERIA
2. EUBACTERIA
1. ARCHAEBACTERIA
(ARCHEBATTERI o ARCHEI)
2. EUBACTERIA
(EUBATTERI o semplicemente BATTERI)
1)
Gli ARCHEBATTERI vivono in condizioni ambientali estreme
e per questo sono detti anche “ESTREMOFILI”
Gli ARCHEI o ARCHEBATTERI sono comuni negli ambienti
estremi, come fanghi non ossigenati, laghi salati, sorgenti
calde, sorgenti marine idrotermali e il sistema digerente di
certi animali. Sono numerosi e abbondanti anche nelle
acque oceaniche.
SORGENTE CALDA
2) Gli EUBATTERI comprendono diversi gruppi di
procarioti
Il dominio EUBACTERIA si suddivide attualmente in 9
gruppi (5 dei quali sono considerati in realtà sotto-gruppi di un unico
clado di batteri Gram-negativi chiamati PROTEOBATTERI)
A) Dal PRIMO al QUINTO gruppo: PROTEOBATTERI
Salmonella typhi
Helicobacter pylori
PROTEOBACTERIA (proteobatteri)
sono un gruppo importante e vasto di batteri
Includono un'ampia gamma di agenti patogeni parassiti che
causano malattie come:
 Escherichia coli (diarrea)
Salmonella typhi (tifo)
Vibrio cholerae (colera)
Helicobacter pylori (tumori stomaco)
Altri sono liberi nell'ambiente e sono AZOTOFISSATORI
Il gruppo è stato definito confrontando alcune molecole
della loro cellula (RNA) ed è così chiamato per il dio greco
Proteo (che è anche il nome di un genere di proteobatteri)
in grado di cambiare forma a seconda delle varie situazioni
ambientali
COLORAZIONE di GRAM
La colorazione di Gram è un esame di laboratorio
microbiologico che permette di classificazione i batteri in
gram-positivi (blù) e gram-negativi (rossi):
quindi abbiamo batteri gram+ e gramFu messo a punto nel 1884 dal medico danese Hans Joachim
Christian Gram, e mette in evidenza alcune proprietà
fondamentali della parete cellulare dei batteri
E’ la più importante colorazione batteriologica
Bacillus cereus
(Gram +) Colore BLU’
Escherichia coli
(Gram -) Colore ROSSO
B) SECONDO gruppo: (6°) è costituito dalle CLAMIDIE
Inclusioni di Clamidya trachomatis
PAP TEST : infezione da CLAMIDIA
C)TERZO gruppo: (7°) è quello delle SPIROCHETE
Treponema pallidum
Agente eziologico della malattia
venerea o a trasmissione
sessuale denominata
SIFILIDE
D) QUARTO gruppo: (8°) batteri GRAM-POSITIVI
Staphylococcus aureus
CELLULE
FOTOSINTETICHE
LM 650 
CELLULE
AZOTOFISSATRICI
Colorized SEM 2,800
Colonizzata SEM 28 000 
E) QUINTO gruppo: (9°) batteri fotosintetici che vivono
solitari o formano colonie: CIANOBATTERI
BATTERI PATOGENI
Alcuni batteri provocano delle malattie, cioè sono
definiti PATOGENI
I batteri patogeni provocano malattie a causa delle
esotossine ed endotossine che producono
TOSSINE = veleni dei batteri
TULAREMIA
Francisella tularensis
ANTRACE o CARBONCHIO
Bacillus anthracis
Carbonchio
avvelenamento da tossine batteriche
Avvelenamento da cibo
infezioni della pelle
Botulismo
infezioni alle orecchie
Cancrena gassosa
Faringite da streptococco
Tetano
febbre reumatica
Difterite
Scarlattina
Diarrea
febbre della puerpera
Broncopolmonite
Listeriosi
Morbo del legionario (LEGIONELLA)
setticemia perinatale
Lebbra
encefalite
Tubercolosi
infezioni uterine
Salmonella
Pneumonia
Febbre tifoidea (TIFO)
Tifo epidemico
Gastroenterite da salmonella (SALMONELLOSI) malattia di Brill-Zinsser (diffusa dai pidocchi)
Dissenteria bacillare
Febbre esantematica delle Montagne Rocciose
gastroenterite
(diffusa dalle zecche)
Peste
Tifo endemico (tifo murino, diffusa dalle
Tracoma
mosche parassite dei ratti)
uretrite
Campilobatteriosi (diarrea batterica)
cervicite
Febbre da morso di ratto
congiuntivite
Sifilide
Pertosse (tosse asinina)
Vibrione
Brucellosi
setticemia
Meningite
infezioni delle ferite e delle vie urinarie
polmonite batterica
Colera epidemico
Gonorrea
malattia pelvica infiammatoria (PID)
MALATTIE BATTERICHE
Principali eventi dellaESERCIZI
storia della VITA sulla TERRA
CENOZOICO
1. Che
cosa è la batteriologia sistematica?
SCALA
2. Quali sono i 2 domini in cui si possono classificare
i
SPECIE
UMANA
CRONOLOGICA
batteri?
PIANTE
TERRESTRI
in Che
cui cosa
collocare
3.
sono i proteobatteri?
Origine del sistema
gliChe
antichissimi
4.
cosa è la colorazione
di Gram?
ANIMALI
solare e della Terra
5. Chefossili
cosa sono le clamidie? e le spirochete’ 4,6 MLD/anni fa
6. Che cosa sono i cianobatteri?
EUCARIOTI
PLURICELLULARI
la storia
della per
7.SeCosa
si intende
batteri patogeni e che cosa
4
1
TERRA
si riduce ad
producono
un Indica
giro di 5orologio
8.
malattie umane causate da batteri
di 24 h, la specie
3
2
umana è
EUCARIOTI
“comparsa” 4
PROCARIOTI
UNICELLULARI
secondi prima della
ACCUMULO di OSSIGENO
mezzanotte
nell’ATMOSFERA
F.
RUOLO ECOLOGICO dei
BATTERI
Il ruolo ecologico svolto dai batteri nei vari ecosistemi
ambientali è fondamentale. Importante è anche la loro
utilità nel risanamento ambientale
AZOTOFISSATORI e DECOMPOSITORI
CIANOBATTERI: sono azotofissatori,
convertono cioè l’azoto gassoso (N2)
dell’atmosfera in composti azotati
La DECOMPOSIZIONE è un’altra funzione
fondamentale di alcuni procarioti, che sono in
grado di demolire materiali organici per
renderli utilizzabili, sotto forma di sostanze
inorganiche, da altri organismi.
LA DEPURAZIONE DELLE ACQUE
BIOTECNOLOGIA
Procarioti decompositori possono essere usati nella
depurazione delle acque e dei liquami e nei disastri
petroliferi o nella decontaminazione delle miniere di
metallo in disuso
Braccio rotante
che spruzza
il liquame
LIQUAMI
Letto roccioso
coperto di batteri
e funghi aerobi
DEFLUSSO
DEPURATORE BIOLOGICO: a fanghi attivi
IL BIORISANAMENTO
Il biorisanamento è un campo di
applicazione che prevede l’uso di organismi
per risolvere alcuni problemi ambientali
I batteri possono essere utilizzati per
ripulire spiagge inquinate dal petrolio,
oppure l’acqua drenata dai siti minerari.
Tutte queste applicazioni rientrano nel vasto
settore delle
BIOTECNOLOGIE
Principali eventi dellaESERCIZI
storia della VITA sulla TERRA
CENOZOICO
1. Spiega
perché i batteri svolgono anche un ruolo
SCALA
ecologico molto importante
SPECIE UMANA
CRONOLOGICA
in cui collocare
gli antichissimi
fossili
Se la storia della
TERRA si riduce ad
un giro di orologio
di 24 h, la specie
umana è
“comparsa” 4
secondi prima della
mezzanotte
PIANTE
TERRESTRI
Origine del sistema
solare e della Terra
4,6 MLD/anni fa
ANIMALI
EUCARIOTI
PLURICELLULARI
4
1
2
EUCARIOTI
UNICELLULARI
3
PROCARIOTI
ACCUMULO di OSSIGENO
nell’ATMOSFERA
FINE della lezione N. 4
BATTERIOLOGIA
Grazie per l’attenzione!
E ricordatevi…!
…Considerate la vostra semenza
fatti non foste a viver come bruti
ma per seguir virtute e canoscenza
DANTE ALIGHIERI
(Divina Commedia, INFERNO, canto XXVI , 118-120)
Prof. CARMIGNANI FABRIZIO
[email protected]