Il Gene 16S rRNA e la Filogenesi Batterica

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Questions and Answers

Qual è la funzione principale del gene 16S rRNA nei batteri?

Codificare la proteina di membrana

Codificare la subunità piccola del ribosoma procariota (correct)

Regolamentare la trascrizione del DNA

Produzione di energia nelle cellule

Quali di queste affermazioni sulle regioni del gene 16S rRNA è corretta?

Le regioni variabili hanno sequenze identiche tra tutte le specie batteriche

Le regioni conservate hanno una sequenza identica in tutti i batteri (correct)

Le regioni variabili hanno la stessa sequenza solo tra batteri dello stesso taxon

Le regioni semicostruite sono uniche per ogni batterio

Cosa indica una somiglianza del 97% nella sequenza del 16S rRNA tra due organismi?

I due organismi sono nella stessa famiglia

I due organismi sono identici

I due organismi appartengono alla stessa specie (correct)

Le due specie appartengono allo stesso phylum

Quale processo è coinvolto nella scissione binaria dei batteri?

Duplicazione del DNA Signup and view all the answers

Qual è il principale vantaggio del gene 16S rRNA come orologio molecolare?

Ha un basso tasso di mutazione Signup and view all the answers

Cosa caratterizza la fase lag nella curva di crescita di una popolazione batterica?

Adattamento all'ambiente Signup and view all the answers

Cosa mancano le cellule procariote rispetto alle cellule eucariote?

Un nucleo delimitato da una membrana Signup and view all the answers

Quali batteri sono classifiered come autotrofi?

Batteri fotosintetici e chemiosintetici Signup and view all the answers

Qual è la composizione del citoplasma nelle cellule procariote?

Cytosol, ribosomi, e particelle insolubili Signup and view all the answers

Quali batteri sono conosciuti per produrre omopolisaccaridi come fruttani e beta glucani?

Leuconostoc Signup and view all the answers

Quale di queste affermazioni sui plasmidi è falsa?

I plasmidi contengono geni essenziali per la sopravvivenza Signup and view all the answers

Qual è la funzione principale della comunicazione cellulare attraverso il Quorum Sensing?

Percepire nutrienti e reagire all'ambiente Signup and view all the answers

Qual è la principale differenza tra batteri Gram+ e Gram- in termini di parete cellulare?

I batteri Gram- possiedono una membrana esterna sopra lo strato di peptidoglicano. Signup and view all the answers

Qual è la funzione principale dei pili nelle cellule batteriche?

Adesione a superfici Signup and view all the answers

Qual è il risultato della fase di crescita esponenziale nella curva di crescita?

Moltiplicazione intensa delle cellule Signup and view all the answers

Cosa si utilizza per rompere la parete cellulare di alcuni batteri Gram+?

Lisozima Signup and view all the answers

Quale componente del lipopolisaccaride (LPS) è considerato tossico?

Lipid A Signup and view all the answers

Qual è una caratteristica dei batteri eterotrofi?

Utilizzano nutrienti sintetizzati da altri organismi Signup and view all the answers

Qual è la funzione principale della membrana esterna nei batteri Gram-?

Proteggere e fungere da barriera Signup and view all the answers

Cosa limita lo sviluppo dei microorganismi durante la generazione di spore?

Entrata in fase di quiescenza Signup and view all the answers

Qual è la tecnica utilizzata per colorare i batteri per l'osservazione al microscopio?

Colorazione semplice e di Gram Signup and view all the answers

Quale fattore non influisce sulla curva di crescita delle popolazioni batteriche?

Presenza di antigeni Signup and view all the answers

Qual è una delle funzioni del peptidoglicano nella parete cellulare dei batteri Gram+?

Fornire struttura e supporto Signup and view all the answers

Quale tra i seguenti non è un effetto degli EPS prodotti da batteri come il Leuconostoc?

Indurre patogenicità Signup and view all the answers

A quale temperatura le cellule di lievito vengono inattivate?

A 60-65°C Signup and view all the answers

Quale fattore aumenta il tempo di inattivazione dei lieviti?

Alte concentrazioni di sale Signup and view all the answers

Cosa si intende per virulenza di un patogeno?

Il grado con cui il patogeno causa danno Signup and view all the answers

Qual è la definizione di patogenicità?

La capacità di provocare una malattia Signup and view all the answers

Quali gruppi di persone sono maggiormente a rischio di contrarre malattie trasmesse dagli alimenti?

Bambini e anziani Signup and view all the answers

Quale dei seguenti fattori non influenzano lo sviluppo microbico?

Tecniche di pulizia Signup and view all the answers

Cosa rappresenta il 'danno' nel contesto della sicurezza alimentare?

La gravità dell'evento negativo Signup and view all the answers

Quale condizione non contribuisce alla contaminazione degli alimenti?

Costante monitoraggio della temperatura Signup and view all the answers

Qual è la causa principale della patogenicità di Listeria monocytogenes?

Moltiplicazione nell'individuo Signup and view all the answers

Quali sono alcune delle manifestazioni cliniche della listeriosi?

Meningite e aborti Signup and view all the answers

Qual è la dose infettante di Listeria monocytogenes?

100 ufc Signup and view all the answers

In che modo si può trasmettere Listeria monocytogenes?

Con l'alimentazione o contatti diretti Signup and view all the answers

Quali alimenti sono maggiormente associati alla presenza di Listeria monocytogenes?

Alimenti di IV gamma e prodotti lattiero-caseari Signup and view all the answers

Qual è un metodo efficace per prevenire la contaminazione da Listeria in cucina?

Cottura del cibo e pastorizzazione del latte Signup and view all the answers

In quale fase della listeriosi si osservano sintomi gastroenterici?

Fase enterica Signup and view all the answers

Quale affermazione riguardo alla morta degli immunodepressi è corretta?

È del 30% Signup and view all the answers

Study Notes

Il Gene 16S rRNA

È un gene molto lungo che assume una particolare struttura secondaria dopo la trascrizione.
Codifica la subunità piccola del ribosoma procariota (negli eucarioti è il 18S rRNA).
È l'orologio molecolare più usato per studiare la filogenesi e identificare i batteri, poiché ha un basso tasso di mutazione.
La maggior parte delle mutazioni al gene 16S rRNA producono ribosomi non funzionanti.
La sequenza del gene 16S rRNA presenta diverse regioni:
- Regioni CONSERVATE universali: stessa sequenza in tutti i batteri.
- Regioni SEMICONSERVATE: sequenza uguale tra batteri dello stesso TAXON.
- Regioni VARIABILI: stessa sequenza tra batteri della stessa specie.
Confrontando la sequenza di questo gene tra diversi batteri è possibile:
- Quantificare la distanza filogenetica.
- Determinare la diversità tra gli organismi.
- Identificare un batterio: se 2 organismi hanno 16S rRNA con più del 97% di omologia di basi appartengono alla stessa specie.

Procarioti: Parete Cellulare

I procarioti sono divisi in due categorie:
- Archeobatteri
- Eubatteri
A differenza delle cellule eucariote, i procarioti non hanno un nucleo delimitato da una membrana che lo separa dal citoplasma.
I procarioti presentano un nucleoide, una zona a maggior densità di cromosoma batterico (DNA circolare) non delimitata da membrana che lo separa dal citoplasma.
Il citoplasma è formato da citosol, ribosomi e particelle insolubili in sospensione.
I ribosomi sono cruciali per la sintesi proteica.
Nel citoplasma si trovano i plasmidi, piccoli anelli di DNA circolare che portano poche informazioni ("geni").
I plasmidi possono passare da una cellula batterica a un'altra (trasformazione batterica).
Nelle cellule eucariote, il nucleo contiene i nucleoli, dove avviene la sintesi e trascrizione di RNA ribosomali e l'assemblaggio dei ribosomi.
I pili sono strutture che determinano la capacità di aderire alle superfici.

Gram+ e Gram-: Differenze nella Parete Cellulare

I batteri si dividono in Gram+ e Gram- in base alla struttura della loro parete cellulare.
Gram+: hanno uno strato SPESSO e unico di peptidoglicano (mureina) con molti legami crociati.
- Questo strato è responsabile della ritenzione del colorante viola (trattato con cristalli violetto).
- La parete cellulare dei Gram+, rimane colorata di viola dopo l'applicazione della fucsina.
Gram-: hanno uno strato più SOTTILE di peptidoglicano (mureina) con meno legami crociati, e sono caratterizzati dalla presenza di una membrana esterna.
- Cedono prima la colorazione violetta.
- La membrana esterna dei Gram- è formata da fosfolipidi, proteine e polisaccaridi.
- Funge da barriera per il passaggio di sostanze, inclusi i farmaci.
- Influisce sulla capacità di formare biofilm.

La Membrana Esterna dei Gram-

La membrana esterna dei Gram- è una struttura complessa con un ruolo importante nella protezione e nella patogenicità dei batteri.
È formata da uno strato di peptidoglicano, uno strato di membrana esterna e dallo spazio periplasmatico che li separa.
La membrana esterna è composta da lipoproteine, fosfolipidi e lipopolisaccaridi (LPS).
Lo strato esterno della membrana è composto da LPS, un importante fattore di virulenza.
La porzione LPS è composta da:
- Lipide A: la porzione lipidica che aﬀonda nel corpo batterico. È la componente tossica dell'endotossina
- Antigene O: la regione estrema del lipopolisaccaride, polisaccaridica e con funzioni antigeniche.

Colorazione Batterica

I batteri sono naturalmente privi di pigmenti.
La colorazione è necessaria per visualizzarli al microscopio.
Esistono due tipi di colorazione:
- Colorazione semplice: utilizza un solo colorante per evidenziare la forma e le dimensioni dei batteri.
- Colorazione di Gram: distinguere tra batteri Gram+ e Gram-.
Il processo di scissione binaria porta alla formazione di due cellule di dimensione e contenuto pressoché identico.
Ogni divisione cellulare impiega circa 30 minuti.
La scissione binaria è composta da tre fasi:
- Duplicazione del cromosoma batterico (DNA)
- Segregazione del cromosoma ai due poli della cellula
- Divisione cellulare (citodieresi)
Gemmazione: la produzione di cellule più piccole da una cellula "madre" è tipica dei lieviti.
Generazione di spore: limiti lo sviluppo e entra in una fase di quiescenza.
Comunicazione: la capacità di comunicare viene definita Quorum Sensing. Avviene all'interno della capsula e alla presenza di polisaccaridi, le cellule comunicano principalmente tramite sostanze chimiche rilasciate nell'ambiente.

Classificazione in base al Nutrimento

Batteri autotrofi: sintetizzano molecole biologiche ad alta energia da molecole inorganiche a bassa energia. Sono produttori.
- Batteri fotosintetici: utilizzano l'energia luminosa per produrre energia.
- Batteri chemiosintetici: utilizzano composti inorganici per il loro fabbisogno energetico.
Batteri eterotrofi: utilizzano molecole organiche sintetizzate da altri organismi autotrofi. Sono consumatori.

Sviluppo dei Microrganismi: Curva di Crescita

Nel corso della produzione, trasformazione, trasporto, conservazione e consumo di un alimento, i microrganismi possono crescere, sopravvivere o morire a seconda dell'azione esercitata da una serie di fattori ecologici.
La curva di crescita batterica descrive in quattro fasi le caratteristiche di sviluppo microbiche.
- Fase LAG: fase di adattamento in cui i microrganismi si adattano al nuovo ambiente.
  - Molto più breve nei termofili.
  - Più dilatata negli psicrofili.
- Fase di CRESCITA (esponenziale): fase di crescita rapida.
  - Maggiore nei termofili, minore negli psicrofili.
  - La velocità di crescita è determinata dalla pendenza del segmento.
- Fase STAZIONARIA DI SOPRAVVIVENZA: fase di equilibrio in cui la crescita è limitata dall'esaurimento di nutrienti e dalla produzione di metaboliti tossici.
- Fase di DECLINO: fase di morte cellulare, causata dall'esaurimento delle risorse e dall'accumulo di sostanze tossiche.
Termoresistenza dei lieviti: NON resistono alla pastorizzazione.
- Le cellule vengono inattivate a 60-65°C per 1 minuto.
- Il tempo di inattivazione (D) diminuisce in ambiente acido.
- Aumenta con alte concentrazioni di sale e zuccheri (bassa Aw).

Microrganismi Patogeni negli Alimenti

L'alimento è il punto centrale di interazione tra batteri e uomo.
È importante distinguere tra:
- PERICOLO: presenza di agenti microbiologici, chimici o fisici.
- RISCHIO: la possibilità che il pericolo si concretizzi.
- DANNO: l'entità del rischio connesso al pericolo in funzione della probabilità che l'evento negativo si traduca in danno.
Patogenicità: capacità di causare un danno all'ospite, che si esprima con uno stato di malattia.
Virulenza: grado con cui si esprime la patogenicità, valutata in base alla gravità del decorso clinico della malattia.
Infettività: capacità di penetrare e moltiplicarsi.
Contagiosità: capacità del microrganismo di passare da un soggetto all'altro.
I fattori implicati nell'insorgenza di malattie da patogeni possono derivare da:
- Inadeguata refrigerazione.
- Pulizia inadeguata degli ambienti di lavorazione.
- Portatori sani.
- Contaminazioni crociate.
Le malattie trasmesse attraverso gli alimenti rappresentano il 10-15% delle morti.
Persone più a rischio:
- Bambini: flora intestinale poco competitiva per i patogeni.
- Anziani: sistema immunitario indebolito.
- Donne in gravidanza: il feto non ha sistema immunitario sviluppato.

Fattori che Influenzano lo Sviluppo Microbico

Caratteristiche del prodotto:
- Fattori intrinseci: relativi al substrato (es. pH, Aw, composizione chimica).
- Fattori estrinseci: relativi all'ambiente (es. temperatura, umidità, atmosfera).
- Fattori impliciti: relativi ai microrganismi (es. velocità di crescita).
- Fattori tecnologici: relativi alle tecniche di lavorazione utilizzate (es. cottura, pastorizzazione, fermentazione).

Listeria monocytogenes

Spettro di attività ampio; può infettare il cibo e l'uomo.
Temperatura di crescita 1-45°C.
Presente soprattutto nei prodotti a base di carne, pesce, latte, verdure e frutta.
Resistente al freddo e alla salagione.
Può causare listeriosi, una malattia grave che può portare a meningite, sepsi, aborto e morte.
La listeriosi si manifesta con:
- Fase enterica: può essere asintomatica.
- Fase sistemica: con un tasso di mortalità del 30% negli immunodepressi.
La listeriosi si trasmette per via alimentare o per contatto diretto con fonti di contaminazione.
Il microrganismo è più abbondante sulla superficie dei formaggi (es. il Gorgonzola).
Può sopravvivere nei vegetali conservati a freddo.
È importante consumare i prodotti a base di carne, pesce, latte e vegetali cotti correttamente per prevenire la listeriosi.

Bacillus cereus

Gram+, forma bacillare e aerobi.
Produce tossine emolitiche e neurotossine che possono causare vomito e diarrea.
Presente nel riso, latte, carne e verdure.

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Description

Questo quiz esplora il gene 16S rRNA, fondamentale per la classificazione dei batteri e lo studio della loro evoluzione. Analizzeremo le diverse regioni di questo gene e il suo utilizzo come orologio molecolare. Testa le tue conoscenze sulla sua importanza nella biologia molecolare e nella microbiologia.