MICROBIOLOGIA
LA MICROBIOLOGIA
E’ la scienza che studia gli esseri
viventi microscopici:i microrganismi
Ha per oggetto la forma, la
struttura, la riproduzione, la
fisiologia, il metabolismo e
l’identificazione dei microrganismi.
Definizione
Comprende
lo
studio
della
loro
distribuzione in natura, delle relazioni tra
loro e con gli altri esseri viventi, degli
effetti benefici e dannosi che hanno sugli
esseri umani, delle modificazioni fisiche e
chimiche che provocano nel loro
ambiente.
Microbiologia
La microbiologia studia quegli organismi che sono
talmente piccoli da non poter essere osservati ad
occhio nudo, ma tramite l’utilizzo di un
microscopio.
Questa
scienza
si
avvale
di
tecniche
(sterilizzazione) e mezzi (terreni di coltura) utili
per l’isolamento e la crescita dei microrganismi.
La microbiologia è una disciplina molto vasta ed
esercita una enorme influenza sugli altri campi
della biologia.
Generazione spontanea o
Biogenesi
Aristotele (384-322 a.C.) pensava che gli
animali
potessero
originarsi
spontaneamente dalle piante e dal
terreno.
Fino al XVII secolo si pensava che gli
organismi viventi potevano generarsi
spontaneamente
dalla
materia
in
decomposizione.
Generazione spontanea o
Biogenesi
Francesco Redi (1626-1697) confutò la
teoria della Biogenesi, conducendo
esperimenti sulla carne in putrefazione.
Il concetto di generazione spontanea
persistette, tuttavia, per i microrganismi.
Antony van
Leeuwenhoek
(1632 - 1723)
Generazione spontanea o
Biogenesi
Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) nel
1676 scopre gli “animalcules” grazie al suo
microscopio.
John Needham (1713-1781) nel 1748 rese
noti i risultati dei suoi esperimenti, condotti
sul brodo di montone, a favore della teoria
della Generazione spontanea.
Generazione spontanea o
Biogenesi
Spallanzani (1729-1799) introduce la
pratica della sterilizzazione dei terreni e
nel 1799 attacca la teoria della Biogenesi,
perfezionando l’esperimento di Needham.
Theodor Schwann (1810-1882) mise a
punto l’esperimento dell’aria riscaldata per
confutare la teoria della biogenesi e nel
1838-1839 introduce la teoria cellulare
insieme a Schleiden.
1820
Generazione spontanea o
Biogenesi
Louis Pasteur (1822-1895) introduce
l’uso dei recipienti con collo di cigno.
John Tyndall (1820-1893) nel 1877
dimostra che la polvere può trasportare i
germi.
Fernand Cohn nel 1877 scopre le
endospore termoresistenti.
Robert Koch nel 1876 introduce il
concetto di eziologia.
Louis Pasteur (1822 – 1895)
Robert Koch (1843 – 1910)
Postulati di Koch
1. L’agente causale deve essere presente
in tutti i casi della malattia di cui è
ritenuto responsabile e deve essere
invece assente negli individui sani.
2. L’agente causale deve essere isolato
dall’individuo affetto e, posto in coltura,
deve dare origine ad una popolazione
cellulare omogenea (una sola specie).
Postulati di Koch
3. L’inoculo di una coltura pura dell’agente
causale in individui sani deve dare luogo
alla comparsa della malattia di cui si
ritiene responsabile.
4. L’agente causale deve essere re-isolato
dall’individuo infettato sperimentalmente.
Renato Dulbecco (1914-2012)
Microrganismi
Capaci di rapida moltiplicazione
Presenti negli ambienti più diversi: suolo, acqua, aria,
corpo umano, animali e piante.
Esistono migliaia di specie diverse di microrganismi,
molte delle quali, sono nocive, ma altre utili.
QUALI SONO I
MICRORGANISMI?
BATTERI
VIRUS
PROTOZOI
MICETI
Ruolo dei microrganismi in natura e
loro utilizzazione da parte
dell’uomo
Vengono
utilizzati
come
modelli
sperimentali per lo studio della genetica
molecolare e della fisiologia cellulare.
Vengono utilizzati per la produzione di
sostanze utili all’uomo (sieri e vaccini,
antibiotici, vitamine ed altre sostanze utili).
I microrganismi (batteri, miceti,
protozoi) non sono sempre nocivi
per uomini e animali ma spesso
risultano fondamentali nei processi
che determinano la vita della
biosfera
MICRORGANISMI PRESENTI
NELL’AMBIENTE
MICRORGANISMI PRESENTI
negli animali e nelle piante
MICRORGANISMI PRESENTI
NEL CORPO UMANO
Alcuni microrganismi sono direttamente responsabili del normale
svolgimento della vita, intervenendo ad esempio nel ciclo dell’azoto……..
….e del carbonio
La lievitazione del pane e la fermentazione della
birra e del vino avvengono ad opera di
S.cerevisiae.
Preparazione della birra
Vasche di
fermentazione
Riempimento
dei barili
La produzione di prodotti caseari dipende
dalla presenza di batteri presenti nel latte
fermentazion
e lattica del
lattosio per
la produzione
di formaggi e
yogurt;
Produttori di sostanze importanti per la
nostra vita, come la vitamina K
Alcuni funghi come Penicillum notatum
sono produttori di antibiotici
Alcuni impiegati come fonti per:
produzione commerciale di
antibiotici, farmaci, etc.
In campo terapeutico ad es. Escherichia coli, manipolati
geneticamente possono
produrre sostanze importanti come l’insulina.
Alcuni microrganismi rivestono un
ruolo nella salvaguardia ambientale
come ad es. nello smaltimento dei
rifiuti e
nell’inquinamento marino da
petrolio attraverso studi di
ingegneria
genetica.
PETROLIO
Alcanivorax Oleiphilus, Thalassolituus, e Oleispira.
Neisseria meningitidis
Clostridium tetani
Bacillus
anthracis
Salmonella del tifo
Vibrione del colera
Escherichia coli
Modalità di trasmissione degli
agenti biologici
Classificazione del mondo biologico in Regni
PROCARIOTI
EUCARIOTI
Piante
Animali
Batteri
Protozoi
Funghi
Mondo Microbico
Protozoi
Funghi
Batteri
Virus
Prioni
Protozoi
Eucarioti
Organismi unicellulari o pluricellulari
Dimensioni: 1-2μm di diametro
10 m di lunghezza
Definizione di miceti
I miceti, o funghi, sono organismi:
Eucarioti
Aerobi o anaerobi facoltativi
Immobili
Eterotrofi
Unicellulari (lieviti) o pluricellulari (muffe)
A riproduzione sessuata o assessuata
Con strutture filamentose e ramificate (IFE)
Circondati da una parete cellulare contenente chitina, mannani e glucani
Morfologia delle cellule fungine
Candida
Aspergillus
Histoplasma
capsulatum
Virus
Virus
-Parassiti: richiedono una cellula ospite per la
replicazione.
-Diametro: 18-30nm.
-Struttura: Acido nucleico (DNA o RNA)
-Capside: involucro proteico che protegge
l’acido nucleico e facilita l’attacco e la
penetrazione del virus nella cellula ospite.
-Pericapside: involucro proteico
-Più di 40 generi di virus sono
responsabili di malattie
STRUTTURA DEL BATTERIOFAGO
Ciclo litico del batteriofago
Prioni
BSE (1996):Encefalopatia spongiforme bovina
Struttura composta esclusivamente da proteine e priva di
acidi nucleici.
Responsabili di una serie di encefalopatie spongiformi
degli animali (e dell’uomo).
Nel 1997 fu scoperto da un biochimico americano
Stanley Prusiner il quale identificò il prione in una
proteina idrofoba presente in diversi tipi di cellule,
compresi i neuroni, indicato con la sigla PrPc.
A sinistra la forma normale del prione
A destra la forma alterata del prione
(PrPc)
(PrPsc)
Nello schema seguente è illustrato, in
modo molto semplificato, il meccanismo di
azione dei prioni (da Prusiner).
PROCARIOTI
