Microbiologia e Microrganismi

La Microbiologia

• La microbiologia è lo studio dei microrganismi e delle loro attività.
• Studia organismi molto piccoli, invisibili ad occhio nudo, che richiedono l'uso di microscopi.
• Si avvale di tecniche di sterilizzazione e di mezzi di coltura per l'isolamento e la crescita dei microrganismi.

L'Importanza dei Microrganismi

• I microrganismi possono essere causa di malattie nel mondo vegetale e animale.
• Possono causare la degradazione degli alimenti.
• Sono essenziali per la vita: fertilizzano il suolo e partecipano ai cicli geochimici.
• Sono importanti per la conservazione dei cibi: i microrganismi protettivi sono utilizzati nelle fermentazioni alimentari.
• Vengono utilizzati nella produzione di farmaci e molecole per usi industriali.

Biogenesi vs Abiogenesi

• La biogenesi afferma che gli organismi viventi si riproducono solo da altri organismi viventi.
• La teoria della biogenesi è stata attribuita a Pasteur, che confutava l'abiogenesi.
• L'abiogenesi, o generazione spontanea, sosteneva che la vita potesse originarsi da sostanze non viventi.

I Postulati di Koch

• I Postulati di Koch stabiliscono i criteri per identificare l'agente causale di una malattia:
  • L'agente deve essere presente in tutte le persone malate e assente in quelle sane.
  • L'agente deve essere isolato e coltivato in coltura pura.
  • L'inoculo di una coltura pura dell'agente deve causare la malattia.
  • L'agente deve essere re-isolato dall'individuo infettato sperimentalmente.

Classificazione degli Esseri Viventi

• I domini principali sono: Bacteria, Archaea ed Eukarya.
• Dominio Bacteria: batteri procarioti, molto diversificati e abbondanti, presenti ovunque sulla Terra.
• Dominio Archaea: procarioti con caratteristiche biochimiche più simili agli eucarioti che ai batteri. Vivono in ambienti estremi.
• Dominio Eukarya: eucarioti che comprendono quattro regni: Funghi, Protisti, Piante e Animali.
  • Funghi: possono essere unicellulari (lieviti) o pluricellulari (muffe).
  • Protisti: organismi eucarioti che non sono né animali, né piante, né funghi.

Classificazione Tassonomica

• La tassonomia si occupa della caratterizzazione dei microrganismi e della loro organizzazione in gruppi affini.
• Unità tassonomica: insieme di ceppi batterici con caratteristiche fenotipiche comuni.
• Ceppo o clone: insieme di cellule geneticamente identiche, derivate da una subcultura di una singola colonia isolata in purezza.
• Ceppo tipo (type strain): coltura da cui è stata descritta originariamente la specie.
• Ceppo di riferimento: coltura usata in studi di malattie infettive.

Alberi Filogenetici

• Gli alberi filogenetici rappresentano le relazioni di discendenza comune tra gruppi tassonomici di organismi.
• La classificazione segue una gerarchia: Dominio, Phylum, Classe, Ordine, Famiglia, Genere, Specie.

Variabilità dei Microrganismi

• Biotipi o Biovars: ceppi caratterizzati da differenze biochimiche o fisiologiche.
• Sierotipi o Serovars: ceppi caratterizzati da differenze antigeniche.
• Fagotipi o Phagvars: ceppi caratterizzati da differenze in sensibilità a diversi batteriofagi.
• Resistotipi: ceppi caratterizzati da differenze nella resistenza agli antibiotici.

Metodi per Classificare un Batterio

• Metodi microbiologici tradizionali basati sull'osservazione delle caratteristiche fenotipiche del ceppo isolato (ad esempio, la colorazione di Gram).
• Metodi microbiologici avanzati basati sullo studio delle sequenze genetiche, in particolare il DNA, per identificare la specie batterica di appartenenza (ad esempio, il sequenziamento del DNA rRNA 16S per i procarioti).

La Crescita Batterica

• La fase di latenza (lag): i batteri si adattano al nuovo ambiente e non si riproducono.
• La fase di crescita esponenziale: i batteri si riproducono a un ritmo costante.
• La fase stazionaria: il tasso di crescita è uguale al tasso di morte.
• La fase di declino: il numero di batteri diminuisce a causa della mancanza di nutrienti e dell'accumulo di prodotti di scarto.

Fattori che Influenzano la Crescita Microbica

• Fattori intrinseci: caratteristiche fisiche e biologiche dell'alimento:
  • pH: la maggior parte dei microrganismi cresce intorno alla neutralità (pH 6,5-7,5).
  • Attività dell'acqua (Aw): i microrganismi richiedono una certa quantità di acqua libera per la crescita.
  • Potenziale redox e disponibilità di O2: alcuni microrganismi sono aerobici, altri anaerobici e altri ancora facoltativi.
  • Composizione dell'alimento: la presenza di nutrienti specifici può influenzare la crescita di determinati microrganismi.
  • Antimicrobici: alcuni alimenti contengono sostanze che inibiscono la crescita microbica.
• Fattori estrinseci: condizioni ambientali:
  • Temperatura: ogni microrganismo ha una temperatura ottimale di crescita.
  • Umidità relativa: l'umidità relativa dell'ambiente influenza l'attività dell'acqua nell'alimento.
  • Atmosfera gassosa: l'ossigeno, l'anidride carbonica e l'azoto possono influenzare la crescita microbica.
  • Presenza di altri microrganismi: la flora competitiva può influenzare la crescita di altri microrganismi.

Il Ruolo del pH nella Crescita Batterica

• L'acidità è un fattore di conservazione e controllo dei patogeni.
• La maggior parte dei patogeni non è in grado di svilupparsi a pH inferiori a 4,6.
• Il pH limita la crescita di batteri psicrofi gram-negativi aerobi e non consente la crescita di batteri sporigeni termoresistenti.
• Il controllo del pH è fondamentale per l'inibizione dei patogeni.

Effetto della Temperatura sulla Crescita Batterica

• Le basse temperature arrestano la crescita delle cellule vegetative, ma le spore sopravvivono.
• Il congelamento non è efficace sulla tossina botulinica, ma previene la produzione di nuove tossine.
• Il calore è efficace per l'eliminazione della tossina botulinica.

Altri Fattori Che Influenzano la Crescita Batterica

• Potenziale redox: il C.Botulinum è un anaerobio, ma può svilupparsi in presenza di modeste quantità di ossigeno.
• Flora competitiva: i batteri lattici hanno azione sfavorevole sulla crescita del C.Botulinum.
• Aw: l'attività dell'acqua influenza la germinazione delle spore, la crescita e la produzione di tossine.

La Pasta Madre

• La pasta madre vanta diversi vantaggi rispetto al lievito di birra:
  • Produzione di sostanze aromatiche e antimicotiche.
  • L'ambiente acido rallenta la formazione di acrilammide.
  • Capacità proteolitiche: la pasta madre contiene enzimi capaci di degradare le proteine del glutine, rendendo il pane più digeribile.
  • Presenza di fitasi batteriche: rende più biodisponibili i sali minerali.
  • Il pane si conserva più a lungo.
  • Il prodotto è più fresco, aumentando la shelf life.

La Tossicità del C.Botulinum

• Il C.Botulinum produce tossine molto potenti che possono causare il botulismo.
• La tossina botulinica colpisce il sistema nervoso e causa paralisi.
• È importante eliminare le spore del C.Botulinum mediante cottura adeguata.
• Il botulismo è più comunemente associato al consumo di cibi conservati in modo inadeguato.

Scopri il mondo microscopico attraverso questo quiz sulla microbiologia. Apprendi l'importanza dei microrganismi nella vita quotidiana, nel ciclo dei nutrienti e nella produzione di farmaci. Metti alla prova le tue conoscenze su biogenesi e abiogenesi!