01Storia della Microbiologia [modalità compatibilità]

C.d.L.
Scienze Biosanitarie e
Farmaceutiche
Corso di Microbiologia e Biotecnologie dei
Microrganismi
AA 2007 2008
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SCOPI DELLA MICROBIOLOGIA
La microbiologia studia gli organismi che sono troppo piccoli per essere visti a
occhio nudo; fa uso di tecniche come la sterilizzazione e i mezzi di coltura,
necessari per isolare e moltiplicare questi organismi.
I microrganismi non si generano spontaneamente dalla materia inanimata ma
derivano da altri microrganismi.
Molte malattie hanno origine da infezioni virali batteriche fungine o
protozoarie, per determinare il nesso tra malattia e mo sospetto possono esser e
utilizzati i postulati di Kock.
Lo sviluppo della microbiologia come scienza è dipeso dalla disponibilità delle
tecniche microscopiche e dalla capacità di isolare e mantenere le colture pure di
mo.
I mo sono responsabili di molti cambiamenti a carico della materia organica e
inorganica.
I mo possono essere sia di tipo eucariotico che procariotico.
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GLI ALBORI DELLA
MICROBIOLOGIA
Fin dai tempi antichi era conosciuto l’uso di strumenti
come sfere di vetro o vetri di forma lenticolare.
Ci vollero mille anni affinché fossero sviluppati
cannocchiali e microscopi.
Il primo osservatore del mondo microbico fu Anton Van
Leeuwenhoek, fu in grado di costruire una lente capace di
300 ingrandimenti sufficiente a osservare semi, globuli
rossi, e altre cellule. In una goccia d’acqua aveva scoperto
microrganismi microscopici.
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BIOGENESI E GENERAZIONE
SPONTANEA
Dopo la scoperta di Leeuwenhoek gli studiosi cominciarono a ipotizzare
quale fosse l’origine di questi microrganismi.
Due furono le teorie una affidava la presenza dei microrganismi a una
crescita spontanea da materiale non vivente a seguito di reazioni chimiche
(teoria della generazione spontanea) altri ipotizzarono che la loro origine
derivasse da semi o germi che fossero presenti nell’aria e in tutte l e
sostanze.
Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani, il primo dimostra che pezzi di carne
in putrefazione contengono vermi che sono mosche in fase larvale non si
formano se tenute ben chiuse, il secondo che scaldando infusi organici si
previene la formazione dei microrganismi, tenendo anche i contenitori ben
chiusi in caso contrario venivano contaminati, dimostrando come fosse
l’aria a contaminare i preparati.
A questi esperimenti seguirono anche le prove di Pasteur che dimostrarono
come i mo si generassero in seguito a contaminazioni dei materiali
impiegati.
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BIOGENESI E GENERAZIONE
SPONTANEA
Altri esperimenti furono fatti da Luis Pasteur che
dimostravano come l’aria fosse il veicolo di
contaminazione delle preparazioni organiche.
(esperimento del collo di bottiglia).
Ruolo dei microorganismi nei cambiamenti chimici
della materia organica:
L’attività può essere di due tipi o di tipo putrefattivo o
fermentativo, nel primo caso si hanno prodotti
maleodoranti per l’attività microbica, nel secondo i
fenomeni chimici sono a carico di zuccheri con
formazione di alcoli e acidi per demolizione dei
carboidrati, questi fenomeni fermentativi possono
comunque rappresentare un vantaggio economico se
si pensa a lla produzione di vino, latte o dei formaggi.
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EZIOLOGIA DELLE MALATTIE E RUOLO DEI
MICROORGANISMI
Sin dal 1847 si aveva il sospetto che i microrganismi fossero causa di
malattia, era elevatissimo il tasso di mortalità tra le puerpere,
responsabili gli operatori che non applicavano nessuna pratica igienica.
Si manifesto così il problema (Ignaz Semmelweiss 1818 – 65 ) della sepsi
inzialmente si cerco di migliorare le condizioni igieniche nella pratica
chirurgica quindi il problema fu definitivamente risolto da Lister, che
propose l’impiego di un agente disinfettante l’acido carbolico, la sepsi
venne ridotta e si dimostro definitivamente come le malattie infettive
erano da mettere in relazione con la moltiplicazione dei microrganismi nei
tessuti.
Davaine dimostrazione che forme bastoncellari di microrganismi erano
presenti negli animali ammalati e non in quelli sani.
Robert Kock dimostrazione che col materiale di un bovino ammalato si
può infettare una cavia in laboratorio.
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EZIOLOGIA DELLE MALATTIE E RUOLO DEI
MICROORGANISMI
Kock fu poi in grado di far crescere l’agente infettivo
su un apposito terreno di coltura (gocce di siero
sterile), dimostro la presenza all’interno dei
microorganismi delle spore, che potevano essere fatte
germinare e i batteri che si formavano provocare di
nuovo la malattia.
La scoperta dei virus filtrabili: un contributo
importante dato da Pasteur fu l’impiego di filtri che
permettevano la separazione dei batteri presenti
all’interno di un fluido, nel 1892 un batteriologo russo
dimostro che il filtrato di foglie macerate della pianta
di tabacco colpita dal mosaico se pur sottoposte a
filtrazione mantenevano la loro capacità infettante,
questa nuova classe di microorganismi infettanti era
costituita dai virus.
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COLTURE PURE
Vennero quindi sviluppati dei metodi in grado di
garantire la presenza di una colonia pura.
Aggiunta di gelatina a terreni liquidi i modo da
solidificarli, questo metodo era limitato ai 28° di
temperatura. (inservibile per i batteri che crescono a
37°).
Furono impiegate diversi supporti patate, pasta
d’amido, o albume d’uovo si potevano ottenere
colture isolate, questi sistemi comportavano degli
svantaggi che furono superati con l’introduzione
dell’agar-agar. (polisaccaride complesso estratto
dalle alghe).
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GENERALITÀ SUI MICROORGANISMI
Il nostro mondo è popolato da un vastissimo ed enorme
gruppo di organismi invisibili ad occhio nudo.
Le cellule microbiche sono in grado di vivere in maniera
autonoma in modo differente rispetto alle cellule degli
organismi superiori, che fanno parte di organismi
multicellulari.
Una singola cellula microbica è in genere capace di
produrre energia e riprodursi in maniera autonoma
rispetto a cellule dello stesso tipo.
La cellula è l’unità fondamentale di tutta la materia
vivente.
Le cellule variano notevolmente per dimensioni (uovo di
struzzo 13x17 cm)
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DIVERSITÀ DEI MICROORGANISMI EUCARIOTI E
PROCARIOTI, VIRUS
I microrganismi vengono divisi in sei gruppi batteri, funghi,
protozoi, alghe, cianobatteri e virus. La maggior parte di questi è
unicellulare mentre alcuni funghi e alghe sono pluricellulari, i
virus sono strutture più semplici sono agenti infettivi.
La più importante differenza esistente tra eucarioti e procarioti è
rappresentata da una diversa struttura del nucleo contenuto
all’interno di una membrana negli eucarioti (membrana
plasmatica) mentre nei procarioti il materiale genetico è disciolto
nel citoplasma.
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TIPO
ENERGIA
CARBONIO
MICROORGANISMI
FOTOAUTOTROFI
LUCE
CO2
ALGHE BLU VERDI
FOTOETEROTROFI
LUCE
COMPOSTI ORGANICI
BATTERI NON
SULFUREI ,
FOTOSINTETICI
CHEMIOAUTOTROFI
COMPOSTI
INORGANICI
CO2
BATTERI SOLFO AMMONIO FERRO
BATTERI METANOPRODUTTORI
CHEMIOETEROTROFI
COMPOSTI ORGANICI
COMPOSTI ORGANICI
PROTOZOI, FUUNGHI,
BATTERI DI
INTERESSE MEDICO
FOTOSINTETICI
CHEMIOSINTETICI
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EUCARIOTI
Protozoi
Organismi unicellulari, mancanza di parete cellulare
e incapacità a realizzare la fotosintesi, la maggior
parte dei protozoi è mobile per flagelli o ciglia o
pseudopodi. Responsabili di molte malattie tra cui la
malaria.
Funghi
Presenza di parete cellulare mancanza di mobilità
assenza della fotosintesi, per la loro crescita
dipendono da fonti esterne di composti organici alcuni
funghi possono utilizzare tessuti viventi e sono causa
di malattia. Lieviti sono rappresentati da singole
cellule, le muffe producono invece strutture
multicellulari. Sono responsabili di malattie
persistenti e sfiguranti. (numerosi tipi di infezione).
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Alghe
Popolano tutto il mondo sia con forme
unicellulari microscopiche che
multicellulari sono fotosintetizzanti e
contengono nel loro citoplasma numerosi
cloroplasti.
Possono rilasciare prodotti tossici e
contaminare l’ambiente con manifestazioni
nei pesci e negli animali superiori.
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DISTRIBUZIONE DEI MICROORGANISMI IN NATURA
I microrganismi sono presenti virtualmente ovunque , la
loro enorme varietà ne consente la sopravvivenza in
condizioni molto disparate.
La loro presenza è maggiore là dove trovano migliori
condizioni di vivibilità nutrienti, umidità adatte al loro
accrescimento.
Tali condizioni sono quelle in cui vivono ordinariamente
animali e uomini, ci si spiega perché sono rintracciabili
sulle superfici dei tessuti di organismi animali e vegetali.
Sono abbondanti nel cavo orale, tratto respiratorio.
I microorganismi presenti nei corpi di animali superiori
sono in funzione simbiontica e costituiscono la flora
microbica.
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RUOLO DEI MICROORGANISMI
Microbiologia ambientale
Microbiologia dell’aria
Microbiologia del suolo
Microbiologia degli alimenti
Microbiologia industriale
Microbiologia medica (che si occupa dei microbi
patogeni cioè capaci di causare malattie)
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ATTIVITÀ BENEFICHE DEI MICROORGANISMI
Sono essenziali per il ciclo biogeochimico terrestre
perché sono capaci di decomporre ogni materiale
organico in metaboliti semplici che possono esser e poi
riutilizzati, in questo modo è possibile mantenere la
vita in continuità sulla terra.
Alcuni batteri contribuiscono alla fertilità del suolo in
quanto sono capaci ad esempio di fissare l’azoto
atmosferico, sebbene l’azoto sia presente
nell’atmosfera molti microrganismi non sono in grado
di utilizzarlo, esistono alcune specie di batteri genere
rhizobium che sono in grado di fissano l’azoto e lo
convertono in ammoniaca che vien poi trasformata in
sostanza organica dalle piante. La pianta quindi che
viene infettata dal batterio fornisce carbonio ed
energia al batterio e il batterio fornisce composti
azotati.
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ATTIVITÀ BENEFICHE
La produzione carnea dipende dai microrganismi in quanto
i ruminanti non sono in grado di digerire cellulosa, amido,
pectina queste sostanze possono essere sfruttate grazie alla
presenza nel loro digerente di microrganismi che
digeriscono la cellulosa.
Alcuni nostri cibi sono ottenuti mediante azione dei
microorganismi che trasformano il latte in formaggi o la
lievitazione dle pane, o la produzione di bevande alcoliche
che è possibile produrre grazie all’intervento dei lieviti.
Vengono sfruttati anche per la produzione di energia e
demolizione di rifiuti dell’industria chimica e farmaceutica.
Ingegneria genetica
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ATTIVITÀ NOCIVE
La moltiplicazione batterica non sempre porta
ad eventi benefici
Azioni nocive sono la decomposizione dei cibi
contaminazione di piante e ovviamente le numerose
malattie dell’uomo degli animali e delle piante.
Non esiste sostanza che non possa essere modificata
dall’intervento microbico.
I microorganismi come causa di malattia
In anni recenti i progressi della ricerca hanno
notevolmente ridotto l’impatto delle malattie
infettive, d’altra parte oggi viene segnalata la
comparsa di malattie virali prima sconosciute come
AIDS e BSE e inoltre è possibile verificare la
persistenza di infezioni tradizionali. (TBC, febbre
gialla,colera, malaria).
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I MICROORGANISMI COME CAUSA DI
CONTAMINAZIONE DEGLI ALIMENTI
Gli alimenti sono particolarmente esposti alla
contaminazione per la ricchezza delle sostanze
nutritive presenti che costituiscono un ottimo terreno
colturale.
I cibi contaminati sono immangiabili o peggio
rappresentano una fonte di malattie
Le tossinfezioni alimentari
Sono causate dall’ ingestione di alimenti contaminati
e cibo contaminato da parte di batteri tossine
batteriche parassiti e virus.
La crescita di questi microorganismo è consentita
dalle condizioni in cui sono tenuti gli alimenti che
consentono la proliferazione dei microorganismi e la
produzione delle loro tossine.
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In genere le tossinfezioni hanno breve periodo di
incubazione con nausea diarrea vomito.
A lungo periodo di incubazione si presentano le
infezioni di Salmonella con febbre, brividi e
disturbi dell’ultimo tratto dell’intestino.
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