Microbiologia PDF

Microbiologia La microbiologia è la scienza che studia la vita degli esseri viventi piccoli, microrganismi e virus. I virus per le loro caratteristiche non possono essere considerati esseri viventi, non si riproducono. I microrganismi è un essere vivente unicellulare invisibile a occhio nudo, rient...

Microbiologia La microbiologia è la scienza che studia la vita degli esseri viventi piccoli, microrganismi e virus. I virus per le loro caratteristiche non possono essere considerati esseri viventi, non si riproducono. I microrganismi è un essere vivente unicellulare invisibile a occhio nudo, rientra nella categoria dei microrganismi anche degli organismi pluricellulari, ma essi non sono formati da tessuti e organi e hanno le cellule tutte uguali tra loro. I microrganismi li dividiamo in : ​monere ​protisti ​funghi La microbiologia possiamo dividerlo in varie discipline: ​medica ​veterinaria ​agraria ​ambientale ​farmaceutica ​industriale ​genetica dei microrganismi ​molecolare La microbiologia medica è la parte che studia i microrganismi in relazione con l’uomo. La distinguiamo in 4 settori: ​batteriologia→ campo che si occupa dei batteri ​micologia→ miceti e funghi ​parassitologia→ patogeni ​virologia I batteri sono gli unici microrganismi procarioti, tutti gli altri sono eucariotici, essi si riproducono in maniera asessuata. Gli altri organismi di interesse sono i miceti e i funghi. I funghi ne troviamo sia organismi unicellulari (lieviti) e pluricellulari (funghi filamentosi o muffe). I miceti si riproducono per via asessuata ma alcuni anche riproduzione sessuata. I parassiti li distinguiamo in microrganismi protozoi unicellulari procarioti che si riproducono per via asessuata e sessuata, poi abbiamo i metazoi. I virus non sono esseri viventi, perché si replicano in una cellula, così definiti parassiti endocellulari obbligati. I virus devono essere osservati con il microscopio elettronico. Il microscopio strumento essenziale, inventato da antony van leeuwenhoek, esso utilizzava il microscopio per capire come erano formate le cose che commerciava. Esso è il padre della microbiologia. Antoine disegnava tutto ciò che vedeva. Abbiamo bisogno di questo strumento perché il nostro occhio non è capace di osservare oggetti con dimensioni inferiori a 0,2 millimetri. Il microscopio ci aiuta aumentando così la dimensione dei microrganismi così permettendoci di vedere. Abbiamo bisogno anche perchè il nostro occhio non è in grado di mettere a fuoco delle cose piccole Due tipi di microscopi: -​ ottico→ 2 lenti e ingrandimento di 1000 volte superiore, le lenti utilizzate sono convesse (spesse al centro). La sorgente luminosa è in basso che attraversa il campione, la prima lente è posta su un supporto rotante (obiettivo), poi troviamo la lente oculare. -​ elettronico→ fascio di elettroni e campo magnetico ingrandimento di 200000 volte I microscopi ottici li possiamo dividere nel classico microscopio descritto in campo lumino o campo chiaro perché abbiamo la luce che attraversa il campione. Un altro viene definito a campo scuro la luce raggiunge il campione dal lato laterale con fondo scuro. Il terzo è quello a contrasto di fase, osserviamo il campione sulla base della propria densità, più è scuro più è denso e osserviamo il campione in maniera tridimensionale. L’ultimo microscopio è un microscopio a fluorescenza perché cambia la luminescenza luminosa, abbiamo una sorgente UV, campione trattato con eccitati con lunghezza d’onda, anche in questo capo fondo scuro e il campione fluorescente e posso utilizzare fluorosi specifici per far risaltare alcune parti. Il microscopio elettronico chiamato così per il modo che ottiene l’ingrandimento. Due tipi: -​ a trasmissione→ il fascio di elettroni attraversa completamente il campione, immagine tridimensionale del campione, permette un ingrandimento di 200 mila volte. -​ a scansione→ effettua una scansione della superficie del campione, immagine tridimensionale che fa riferimento alla superficie del campione, ingrandimento di 10 mila volte. Solo poche volte si può prendere il campione e osservarlo al microscopio. Le osservazioni le dividiamo in: -​ a fresco→ preso e poggiato sul vetrino -​ con colorazione→ aggiunta di colorante per aumentare il contrasto tra cellule e fondo del preparato. Procariote e Eucariote Le differenze sono la presenza di nucleo negli eucariotiche e la dimensione della cellula. Non solo il nucleo è assente in quella procariotica ma sono assenti anche tutti gli organelli. In entrambe ci sono i ribosomi ma sono diversi non nella funzione ma nella struttura, negli procarioti 70s negli eucarioti 80s. Il genoma è disperso nel citoplasma negli procarioti visto assenza di nucleo. Differenza nell’organizzazione di geni, nelle eucarioti sono costituite da esoni e introni invece nei procarioti da esosi.i Abbiamo una differenza delle funzioni codificanti nella cellula eucariote. IL genoma è costituito da dna a doppia elica, legato a proteine e organizzato in cromosomi nel nucleo. IL genoma viene replicato in uguali molecole di DNA ad opera di specifici enzimi; viene trascritto in molecole di RNA messaggero ad opera di altri, specifici enzimi. Traduzione nel citoplasma e trascrizione nel nucleo. In una cellula eucariotica gli introni non sono codificati. Presenta mitocondri o cloroplasti per la produzione di energia. In una cellula procariotica tutte le funzioni avvengono nel citoplasma e ciò ha una conseguenza perché solo nelle cellule procariote si ha un accoppiamento tra traduzione e trascrizione. I geni non avendo introni l’mrna è già pronto nella tradizione. Non presentando mitocondri e cloroplasti per ottenere energia utilizziamo la membrana citoplasmatica. Rapporti tra microrganismi ed ospite Si pensa in un organismo in negativo, ma fortunatamente per noi i microrganismi in natura , la maggior parte sono utili, solo una piccola parte crea danno all’uomo. Esso può instaurare tre tipi di legame: -​ commensalismo→ il microrganismo vantaggio e per l’ospite indifferente -​ parassitismo→ il microrganismo ha un vantaggio ma lo fa a scapito dell’ospite -​ mutualismo→ rapporto nel quale il microrganismo e ospite ricevono un vantaggio. Abbiamo 2 tipi di patogeni: -​ patogeno obbligatorio→ crea un danno in qualsiasi condizione -​ patogeno opportunista→ se la condizione dell’ospite non è ottimale in questo caso crea danno, se è tutto ok no danno. Tossicosi→ intossicazione da tossine. La popolazione microbica resistente La prima colonizzazione avviene durante il parto. Non tutti i distretti sono colonizzati: -​ sterili→ Non in contatto con l'ambiente esterno -​ Colonizzati→ a contatto con le cellule esterne. Nel caso negli sterili arriva una cellula microbica potrebbero esserci serie complicazioni. La popolazione microbica resistente si evolve nel tempo. La microbiotica crea una barriera per evitare che il patogeno si nutri e si replichi. Essa mantiene stimolato e attivo il metabolismo e esso controlla la popolazione microbica. Alla popolazione microbica resistente vengono dati nuove funzioni.  ​Come marcatore e target nella gestione clinica ​ Prevenzione (es. otite acuta media ricorrente in età pediatrica con Streptococcus salivarius) ​ “Cure” ​Recettori del gusto Malattie da infezione Le malattie da infezione→ malattie causate da un agente eziologico. Classificate sulla base all'agente eziologico: ​esogene→ agente eziologico proviene dall'ambiente esterno ​endogene→ appartiene alla classe dei patogeni, quindi patogeno opportunista. ​associate all’assistenza→ sostenute da patogeni opportunisti sia esogeni sia endogeni, spesso antibiotici-resistant, possibili condizioni predisponenti, terapie immunosoppressive, manovre strumentali Le modalità di trasmissione sono: ​orizzontale→ si trasmette attraverso la popolazione, può avvenire per via aerea, ingestione di cibi o alimenti contaminati, inoculazione diretta (punture e morsi), penetrazione traumatica, via sessuale, trasmissione verticale. ​verticale→ da madre a figlia, può avvenire durante la gravidanza, durante il parto o durante allattamento Malattie infettive sono sottogruppo delle malattie da infezione e fa riferimento alle malattie contagiose Essere vivente è infettato da un organismo, oggetto non vivente è contaminato. Non è detto che il contatto porti allo sviluppo della malattia, ma finchè ci possa essere una danno l’agente eziologico deve seguire una serie di passaggi: ​contatto ​localizzazione→ l'agente si posizione su un distretto dell’ospite, casuale o specifica ​colonizzazione→ si replica  ​infezione→ si è attivata la risposta immunitaria e in questo caso se la risposta contrasta l’agente non si hanno conseguenze ​malattia→ nel caso contrario si ha la replicazione e si ha un danno ​periodo di incubazione→ periodo che intercorre tra contatto e comparsa dei sintomi ​guarigione→ eliminazione dell’agente e remissione dei sintomi, può essere spontaneo o aiutata da farmaci Elementi di batteriologia Ci sono diverse morfologie cellulari dei batteri: ​bacilli e bastoncini ​cocco ​coccobacillo ​bacillo fusiforme ​vibrionale ​spirillo ​spirocheta La forma è stabilita dalla parete batterica. Per il batterio non è importante solo la forma ma anche l’organizzazione spaziale. ​Diplococchi o diplobacilli→ due batteri insieme ​Streptococchi e streptobacilli→ a catena ​Stafilococchi→ a grappolo ​Tetradi→ gruppi di 4 ​Sarcine→ gruppi di 8 Le cellule batteriche sono procariotici, presenta dei componenti essenziali, strutture necessarie per la sopravvivenza (citoplasma, dna, ribosomi, membrana citoplasmatica, parete cellulare), e facoltativi (plasmidi, pidi, flagelli). Il genoma batterico è costituito da una singola copia di DNA. Lo troviamo avvolto. I ribosomi sono presenti nel citoplasma in numero elevato (fino a 15000). Funzionalmente identici ma strutturalmente differenti rispetto agli eucarioti). Hanno forma complessivamente globulare, e sono composti da due subunità, una più grande 50S e una più piccola 30S. Sono costituiti da rRNA (60%), proteine (40%) I ribosomi procariotici presentano differenze fondamentali rispetto agli eucarioti, sfruttate per indirizzare l’azione selettivamente tossica di alcuni antibiotici (es. cloramfenicolo vs subunità 50S, tetraciclina vs subunità 30S) Membrana citoplasmatica→ costituita da fosfolipidi in un doppio strato, in base a se procariota o eucariota cambiamo il numero di fosfolipidi. Le sue funzioni sono: ​Trattiene il contenuto del citoplasma ​Isola dall’ambiente extracellulare (barriera di permeabilità) ​ Sede di proteine che svolgono funzioni di trasporto (proteine carrier o permeasi) ​Sede dei citocromi e di generazione e accumulo della forza proton-motrice ​Sito di ancoraggio per le strutture accessorie ​Sede di proteine sensori nel processo di trasduzione dei segnali (metabolici, chemiotattici e genetici) ​Sede della biosintesi di costituenti delle strutture extracitoplasmatiche (es. parete cellulare) ​Interviene nella segregazione cromosomica e nella divisione cellulare La parete è costituito dal prologo glicano, interviene nel processo di divisione cellulare Il componente principale della parete batterica è il peptidoglicano (mureina), formato da uno scheletro di amminozuccheri (NAM-NAG) legati da legami proteici crociati La colorazione differenziale di GRam: il colore stabilisce la funzionalità e dipende dalla parete batterica. I risultati sono che le cellule Gram positive risulteranno viola mentre quelli negative risulteranno rossi, e durante la 3 fase avverrà la decolorazione con alcool, i gram negativi perderanno colore, i gram positivi no. La parete di un batterio gram positivo è costituita da uno spesso strato di peptidoglicano e da acidi teicoici e lipoteicoici. La parete di un batterio GRam negativo è costituita da un sottile strato di peptidoglicano, una membrana esterna che contiene LPS e lipoproteine di brown(che legano la membrana esterna al peptidoglicano) LPS lipopolisaccaride→ formato da parte lipidica e parte glucidica esterna e centrale. Strutture esterne alla parete :capsula; struttura molto organizzata strato mucoso amorfo , non molto organizzato, glicocalice coinvolto nella formazione dei biofilm. Queste strutture conferiscono adesività (migliora contatto con strutture dell’ospite grazie a zuccheri), resistenza (sempre grazie agli zuccheri) virulenza I Flagelli sono strutture deputate al movimento, permettono al batterio di raggiungere sostanze nutritive e permettono al batterio di allontanarsi da sostanze di pericolo. Sono costituiti da una proteina chiamata flagellina e il movimento viene eseguito consumando ATP. Sono costituiti da 3 porzioni: flagellina, uncino e corpo basale. Il flagello è diverso tra batteri gram positivi e negativi per la composizione del corpo basale differente. Il corpo basale è costituito da una serie di dischi che hanno delle sigle. Pili e fimbrie : sono di natura proteica e sono costituiti da una proteina definita pilina, rivestono il batterio su tutta la superficie, dando adesività, infatti i pili presentano alle estremità, delle proteine definite adesine. Esiste però un pilo che non è dedicato alla adesività ed è il Pilo sessuale che mette in comunicazione una cellula donatrice e una cellula ricevente, è importante perché in seguito alla formazione di un pilo sessuale si ha il passaggio di materiale genetico da una cellula all’altra. Plasmide:è un doppio filamento di DNA circolare, contiene solo pochi geni, può conferire geni che conferiscono l’esistenza ad esempio i farmaci. Un batterio che quindi contiene uno specifico plasmide non subisce il farmaco. Oppure un plasmide può contenere geni metabolici che permetteranno al batterio di degradare sostanze nutritive in più.  RIPRODUZIONE BATTERICA avviene in via asessuata con divisione binaria, la membrana procariotica serve al cromosoma batterico per ottenere la copia e dividere in maniera corretta in entrambe le cellule figlie. la replicazione avviene in entrambe le direzioni punto origine→punto terminazione, importante per accorciare i tempi di sintesi. divisione binaria→ Le diverse forme batteriche si formano durante la divisione binaria grazie a come cresce e si divide la cellula. 1. Accrescimento: La cellula si ingrandisce mantenendo la sua forma iniziale (sferica, allungata, ecc.). 2. Separazione: Il modo in cui il setto si forma e si chiude influenza la disposizione delle cellule figlie: - Cocchi possono restare uniti a coppie, in catene o grappoli. - Bacilli si dividono lungo il loro asse e possono restare singoli o in catene. 3. Distacco: Le cellule possono separarsi completamente o restare unite, formando configurazioni specifiche. Le spore si formano per aiutare i batteri a sopravvivere in condizioni estreme. 1. Caratteristiche principali: - Hanno pochissima acqua, un metabolismo quasi assente e proteine speciali (SASP). - Contengono dipicolinato di calcio, che le rende resistenti a calore, essiccamento e radiazioni UV. 2. Struttura stratificata: - Esosporio: strato più esterno. - Mantello: protegge da agenti chimici. - Corteccia: formata da peptidoglicano, simile alla parete cellulare. - Cellula sporale: include nucleoide e citoplasma molto disidratato. Il dipicolinato di calcio stabilizza la spora, rendendola altamente resistente.  sporogenesi germinazione È il processo reversibile inverso alla sporogenesi, si svolge mediamente in 90 minuti in condizioni favorevoli, in fasi distinte e sequenziali: 1.​ Attivazione, inizio (formazione di soluzioni di continuo negli involucri): presenza di acqua, fattori nutrizionali ed una certa temperatura 2.​ Rigonfiamento, germinazione: rottura degli involucri, rilascio di dipicolinato e calcio, idratazione, aumentata attività metabolica 3.Esocrescita, divisione: fuoriuscita della cellula vegetativa dagli involucri sporali degradati e inizio della divisione cellulare Patogenicità→Capacità di un microrganismo di provocare malattia attraverso la sua invasività e/o tossigenicità. La patogenicità è legata a caratteristiche sia del microrganismo sia dell’ospite sensibile Invasività Capacità del microrganismo di moltiplicarsi nell'ospite, grazie al possesso di fattori di colonizzazione (adesine) e di diffusione (invasine) Tossigenicità Capacità del microrganismo di produrre sostanze tossiche (eso- o endotossine), che agiscono anche a distanza dal punto di infezioni virulenza= quanto è cattivo In genere si esprime come LD50 cioè la dose letale che uccide il 50% delle cavie (es. CFU/ml) Meccanismi di patogenicità dei batteri Adesività (pili o fimbrie, proteine di adesione, …) Produzione di enzimi extracellulari Enzimi in grado di favorire la penetrazione dei microrganismi attraverso la demolizione dei tessuti parassitati Elusione del sistema immunitario Strutture cellulari o sostanze microbiche secrete che inibiscono la fagocitosi o consentono di sopravvivere e/o moltiplicarsi all’interno delle cellule fagocitarie; inattivazione degli anticorpi Produzione di sostanze tossiche Tossine che causano danni tessutali, a volte mortali, nell’uomo e negli animali Endotossine (grassi) Le endotossine sono componenti della parete dei batteri Gram-negativi, rilasciate quando il batterio muore (lisi). 1. Caratteristiche principali: - Costituite da lipopolisaccaridi (LPS), in cui il lipide A è la parte tossica. - Sono termostabili e poco immunogene. 2. Effetti:  - Liberano febbre (effetto pirogeno). - Stimolano TNF e interleuchina-1, causando: - Aumento della permeabilità vascolare. - Vasodilatazione. - Ipotensione e shock tossico. Esotossine (proteine) Le esotossine sono proteine prodotte dai batteri, principalmente Gram-positivi ma anche da alcuni Gram-negativi, durante la fase di crescita. 1. Caratteristiche principali: - Di natura proteica, generalmente termolabili. - Hanno un elevato potere immunogeno. - Possono avere struttura monomerica o dimerica (A e B): - A: attività tossica (enzimatica). - B: lega i recettori della cellula bersaglio. 2. Effetti: - Principali responsabili delle malattie (es. tetano, difterite, botulismo, colera). 3. Regolazione della produzione: - Cromosomica: tossina Shiga - Plasmidica: tossina epidermolitica - Fagica: conversione lisogena Classificazione in base al meccanismo di azione ​ Esotossine che agiscono a livello delle strutture della superficie cellulare ​ Esotossine che agiscono sul contenuto intracellulare di AMP ciclico (cAMP) ​ Esotossine che agiscono inibendo la sintesi proteica cellulare ​ Esotossine che agiscono come superantigeni ​ Esotossine che agiscono interferendo con il rilascio di neurotrasmettitori ​ tossina botulinica, impedisce il rilascio di acetilcolina dalle sinapsi colinergiche periferiche (botulismo, paralisi flaccida) ​ tossina tetanica, blocca il rilascio dei neurotrasmettitori (GABA) a livello inibitorio della contrazione muscolare (tetano, paralisi spastica  MICOLOGIA Miceti o funghi Caratteristiche generali: Sono organismi eucarioti eterotrofi (saprofiti, parassiti o simbionti) Sono aerobi o anaerobi facoltativi Posseggono una parete cellulare rigida contenente chitina La membrana citoplasmatica contiene steroli (ergosterolo o zimosterolo) Nucleo aploide o diploide Si riproducono mediante spore o conidi (riproduzione sessuata o asessuata) Di solito sono immobili (solo le zoospore di alcuni gameti presentano flagelli) Possono essere unicellulari (lieviti) o pluricellulari (muffe) Parete cellulare fungina La parete è formata da: - Glucani: catene di glucosio unite da legami specifici. - Chitina: legata ai glucani e importante per la struttura. - Mannani: aiutano a rendere la parete rigida e servono per adesione, difesa e comunicazione con il sistema immunitario. Morfologia dei lieviti I miceti: ​ Parete cellulare: spessa e composta da polisaccaridi. ​ Struttura: cellula eucariote con nucleo, cromosomi e organuli (es. mitocondri). Tipologie di miceti: ​ Lieviti: unicellulari (3-5 μm), non filamentosi. Possono formare pseudomicelio o ife settate. ​ Funghi filamentosi (muffe): ife cilindriche che crescono e si ramificano formando il micelio. ​ Micelio aereo: riproduzione. ​ Micelio vegetativo: nutrizione.  Riproduzione: ​ Assessuata: conidi (funzione di diffusione). ​ Sessuata: produzione di spore (conservazione della specie). Patogenicità: ​ Diretta: micosi, con danno tissutale. ​ Indiretta: ○​ Ipersensibilità: allergie. ○​ Micetismo: avvelenamento da funghi tossici. ○​ Micotossicosi: tossine fungine. Fattori di patogenicità: adesione, invasione, enzimi, tossine, dimorfismo e immunoevasione. Parassitosi Infezione→ parassitosi da protozoi (microrganismi) Infestazione→ parassitosi da metazoi e artropodi (da un animaletto) Le caratteristiche generali I protozoi sono microrganismi procarioti unicellulari, senza parete, con una morfologia eterogenea. Essi possono essere dotati di movimento e presentare strutture diverse che glielo permettono, presentano anche altri flagelli per regolare la pressione osmotica quando sono in un ambiente non isotonico. Si riproducono per via asessuata ma anche sessuata. Li classifichiamo sulla base del loro movimento: -​ amebe→ movimento peculiare e tipiche che il movimento viene detto ameboide, la cellula estromette porzioni di citoplasma e la cellula viene trascinata in avanti -​ flagellati→ il loro movimento permesso dalla presenza di uno o più flagelli -​ ciliati→ rivestiti completamente da ciglia, strutture deputate al movimento perchè si muovono insieme -​ sporozoi→ senza movimento Si riproducono tutti per via asessuata che avviene tramite o scissione binaria o scissione multipla, perché da una madre si ottiene 4 o più di 4 cellule figlie. La cellula metabolicamente attiva prende il nome di trofozoite, quelle non attive chiamate cisti perchè non presentano acqua. La cisti presenta una cuticola spessa, alcuni protozoi si trasmettono solo con le cisti. Alcuni protozoi si riproducono in modo sessuata, presenza di un masco e di una femmina. Essa insieme alla riproduzione asessuata possono avvenire nello stesso ospite (monoxani) o in due ospiti diversi (polixeni). L'ospite che permette la riproduzione sessuata viene denominata definitivo, invece nell’ospite dove si ha la riproduzione asessuata viene definito intermedio. Le diverse modalità di trasmissione I protozoi li trasmettiamo con 4 modalità: ​ingestione di acqua o cibi contaminate ​oggetti contaminati→ lesioni a livello cutaneo ​contagio interumano diretto ​trasmissione verticale→ solo durante la gravidanza ​punture di artropodi→ insetto contiene e il protozoo e nel momento del contatto con il sangue passa il protozoo Con l’ingestione o l'utilizzo di acqua o cibi combinati possiamo avere delle protozoi, flagellati e amebe. Nel caso in cui a contatto con acqua contaminata abbiamo amebe. Ciclo vitale di Entameba histolytica -​ ingestione di cibi -​ formazione di trofozoiti -​ penetrazione nella parete intestinale -​ moltiplicazione del trofozoiti all’interno della parete del colon -​ invasione sistemica La trasmissione viene a contatto tra portatore e sensibile, perchè il protozoo non vive all’esterno. La trasmissione verticale può avvenire anche con l’ingestione di alimenti contaminati perché la toxoplasma gondii ha la capacità di penetrare la placenta e causare malformazioni o morte del feto, se l'ingiunzione viene nell’ultimo trimestre possono non esserci problemi, ma se ci sono possono essere malformazioni dell'orecchio e agli occhi. La trasmissione tramite punture come ad esempio la malaria, solo gli insetti femmine che effettuano il passo ematico. Ciclo vitale di plasmodium spp ​l’insetto infetto inocula glo sporozoiti ​gli sporozoiti migrano nel fegato dove formano merozoiti ​ i merozoiti vengono rilasciati e invadono i globuli rossi ​nel globulo rosso il merozoiti diviene trofozoita ​nel fegato il trofozoita si moltiplica, producendo nuovi merozoiti. Questi vengono rilasciati in seguito alla rottura del globulo rosso così da infettare altri globuli rossi ​alcuni merozoiti si differenziamo in gametociti uomo e femmina, per gli uomini si ferma qui ​per una femmina che assume i gametociti da un uomo infetto. Nella zanzara avviene una riproduzione sessuata Virus Essi hanno dimensioni molto piccole, visibili solo con il microscopio elettrico, non si moltiplicano in maniera autonoma. Presenta un solo tipo di acido nucleico rna o dna. Possiedono un involucro proteico che si chiama capside e alcuni ne presentano un ulteriore chiamato pericapside. L’ottenimento delle nuove particelle virali avviene tramite assemblaggio. Per alcuni virus sono formate dal genoma e dalle particelle. Altre proteine presentano una copertura di membrana in più. Le proteine del capside hanno diverse forme, acido in mezzo e le cellule del capside che gli girano intorno in modo a spirale. Per i virus più piccoli abbiamo 12 pentoni che bastano a formare il capside, invece per quelli più grossi abbiamo bisogno anche degli esoni. Composizione chimica dei virus: proteine non strutturali Enzimi Mancano enzimi deputati alla produzione di energia o coinvolti nelle vie biosintetiche dei precursori (utilizzano quelli della cellula ospite) ​RNA polimerasi RNA-dipendente (virus a RNA) ​Trascrittasi inversa (DNA polimerasi RNA-dipendente, Retrovirus e virus dell’epatite B) ​DNA polimerasi (Poxvirus, Herpesvirus, Adenovirus) ​RNA polimerasi DNA-dipendente (Poxvirus) ​Proteasi virus-specifiche Neuraminidasi (Ortho e Paramyxovirus) ​Lisozima (in alcuni batteriofagi) Composizione chimica dei virus: pericapside (peplos o envelope) Rivestimento lipoproteico→ Acquisito per gemmazione da membrane cellulari modificate sensibile a solventi dei lipidi e sali biliari Componente glucidica→ Nei virus provvisti di pericapside sono anche presenti glicoproteine Harvey et al. Le basi della microbiologia Peplomeri→spicole glicoproteiche (es. emoagglutinina e neuraminidasi) Morfologia e struttura Il modo in cui i diversi componenti sono organizzati nella struttura del virione è stato chiarito mediante microscopia elettronica e studi di diffrazione dei raggi X. Le catene polipeptidiche che costituiscono il capside sono disposte in modo simmetrico (simmetria elicoidale o icosaedrica) e la morfologia risultante del virione è variabile: ​rotondeggiante ​allungata (a bastoncino, cilindrica, filamentosa) ​complessa ​pleomorfa Simmetria icosaedrica Icosaedro poliedro regolare con 12 vertici, 20 facce costituite da triangoli equilateri e 30 spigoli. Nei virus a simmetria icosaedrica, i protomeri, legati da legami non covalenti, si organizzano in pentoni (ai vertici, sempre 12) e, nei virus più grandi, anche in esoni (su facce e spigoli) il cui numero varia a seconda dei virus Nei virus più grandi i protomeri costituiscono 12 pentoni disposti ai vertici dell’icosaedro ed un numero variabile di esoni disposti sulle facce e sugli spigoli (60 nei Papillomaviridae e Polyomaviridae, 150 negli Herpesviridae, 240 negli Adenoviridae) Struttura del virione L’acido nucleico virale è circondato da un rivestimento proteico (capside) In alcuni virus il capside è racchiuso da un ulteriore rivestimento (pericapside o envelope o peplos) Fasi della moltiplicazione virale Nella fase di parassitismo intracellulare il virus perde le caratteristiche morfologiche della fase extracellulare Acido nucleico e proteine strutturali della progenie virale sono sintetizzati separatamente in un gran numero di copie, poi assemblati in virioni maturi al termine del ciclo di moltiplicazione Il ciclo moltiplicativo si divide in 5 fasi 1.​ Adsorbimento 2.​ Penetrazione 3.​ Esposizione dell’acido nucleico 4.​ Sintesi dei componenti virali 5.​ Assemblaggio e fuoriuscita dei virioni dalla cellula infetta Adsorbimento Riconoscimento ed attacco del virus alla cellula ospite Interazione stereochimica tra specifici gruppi chimici esposti sulla superficie esterna della cellula suscettibile (recettori) e del virione (antirecettori: glicoproteine nei virus con envelope, proteine del capside per virus nudi) I recettori sono i principali determinanti del tropismo virale per specifici tipi cellulari (es. specificità d’organo) e la specificità d’ospite Penetrazione di virus privi di rivestimento 1.​ Micropinocitosi (adsorbimento endocitico) o viropessi Meccanismo più frequente, lo stesso che le cellule usano per internalizzare sostanze corpuscolate al di sotto di 1 µm: introflessioni della membrana (rivestite di clatrina o caveolina o non rivestite) con formazione di una vescicola endocitica oppure traslocazione attraverso la membrana cellulare (permeabilizzazione) 2.​ In qualche caso entra solo l’acido nucleico Esposizione dell’acido nucleico ​Spoliazione, scapsidamento o uncoating → fase di eclisse ​Perdita del pericapside (durante la fusione) ​Destabilizzazione e disorganizzazione del virione con l’adsorbimento ​Degradazione di proteine virioniche da parte di proteasi citoplasmatiche o enzimi lisosomiali ​Intervento di enzimi scapsidanti virali (es. Poxvirus) Allontanamento del capside e liberazione dell’acido nucleico virale Sintesi dei componenti virali Componenti strutturali e genomici necessari per la formazione della nuova progenie Sintetizzati sfruttando l’apparato biosintetico cellulare Harvey et al. Le basi della microbiologia (con approfondimenti clinici). 1.​ Messaggeri precoci (trascritti dal genoma del virus infettante) codificano per la sintesi delle proteine precoci, non strutturali: - enzimi replicativi - inibitori di sintesi cellulari (Polio, Adeno, Herpes) - stimolatori di sintesi cellulari (virus oncògeni) 2.​ Replicazione dell’acido nucleico (in modi diversi nelle diverse classi replicative) 3.​ Messaggeri tardivi (trascritti dalle molecole di acido nucleico neoformate) codificano per la sintesi delle proteine tardive strutturali Assemblaggio e fuoriuscita dei virioni Diverse strategie Virus nudi→ auto-montaggio del capside in sede citoplasmatica o nucleare, dovuto alla natura dei capsomeri; legami non covalenti tra i capsomeri. Virus con pericapside→ Nucleocapside assemblato in modo analogo, pericapside acquisito per gemmazione da membrane della cellula (citoplasmatica, nucleare, del reticolo, del Golgi) modificate da proteine virali Modalità di acquisizione delle infezioni virali I virus penetrano nell’ospite umano per: Trasmissione orizzontale ​Via inalatoria* (aerosol di goccioline) Contatto diretto (rapporti sessuali, bacio, sangue, ecc.) ​Via oro-fecale (ingestione di acqua o alimenti contaminati) Morsi di animali o punture di insetti infettati dal virus Trasmissione verticale ​Infezione delle cellule gametiche (es. DNA provirale di un retrovirus integrato nel DNA cellulare) ​Da madre a feto per via trans-placentare ​Nella vita peri-natale (durante il passaggio nel canale del parto, o attraverso liquidi biologici come sangue o latte) Patogenesi delle malattie da infezioni virale L’azione patogena dei virus è la risultante di 2 fattori ugualmente importanti: 1.​ Patogenicità e virulenza dell’agente infettante 2.​ Risposta dell’ospite La patologia può essere: ​una conseguenza diretta di come il virus ha risolto i suoi tre problemi “esistenziali” (riprodursi, trasmettersi, difendersi) (effetti citopatici) ​la conseguenza della risposta dell’ospite: spesso la risposta immunitaria non colpisce esclusivamente il virus, ma può causare effetti collaterali con danno all’ospite