Lezione 2 Microbiologia PDF

MICROBIOLOGIA Prof. Lamberti LEZIONE N°2-06/10/2023 SBOBINATORI: Vincenzo Coppola(1° ora); Alessandro Corea(2°ora) REVISIONATORE: Anna Di Gioia ARGOMENTI TRATTATI: La cellula proc...

MICROBIOLOGIA Prof. Lamberti LEZIONE N°2-06/10/2023 SBOBINATORI: Vincenzo Coppola(1° ora); Alessandro Corea(2°ora) REVISIONATORE: Anna Di Gioia ARGOMENTI TRATTATI: La cellula procariotica Il professore prima di iniziare la lezione, fa una digressione sulla pandemia degli ultimi 3 anni: Dal 2020(anno di inizio della pandemia) ci si è resi conto che un microorganismo(nel caso del virus si parla di parassita endocellulare obbligato) non è così semplice come si pensava. Prima delle pandemia e delle epidemie, si credeva che i virus, avendo dimensioni molto ridotte, non potessero essere causa di grossi danni; invece ci si è resi conto che hanno molte potenzialità. Ad oggi, il virus (SARS-Cov) sembrerebbe debellato completamente, ma in realtà ogni giorni si assiste alla presenza di nuove varianti. La malattia, in generale è causata dalla risposta immunitaria del soggetto,ma, spesso ,è possibile che vi siano possono anche dei portatori sani, ovvero soggetti infetti che non manifestano i segni e i sintomi clinici della malattia. I batteri colonizzano tutti gli ambienti indistintamente, mentre gli umani non possono farlo (infatti vi sono degli ambienti in cui l’uomo non può vivere); questa capacità di adattabilità dei batteri nasce dal fatto che essi sono sottoposti continuamente a variazioni del materiale genetico. Oggi si sa che queste variazioni del materiale genetico da un microrganismo ad un altro, sono il risultato di una modificazione che ha come conseguenza la produzione di proteine mutate; questo è la causa della diversità fenotipica e biologica dei microrganismi, e conferisce loro un’elevata adattabilità. Il problema fondamentale, al giorno d’oggi è che quando si contrae una malattia da infezione si ricorre ad un utilizzo spropositato di antibiotici , aumentando il problema della resistenza ad essi. Infatti, l’abuso di antibiotici non permette la guarigione dalla malattia, in quanto il batterio metabolizza e utilizza gli antibiotici per la propria attività replicativa, quindi di conseguenza aumenta la carica microbica; tutto ciò provoca una sintomatologia clinica più grave fino a determinare, in determinate situazioni, l'exitus del paziente. La cellula batterica: La cellula batterica possiede un unico compartimento(citoplasma) in cui è presente il materiale genetico, costituito da una molecola di DNA circolare a doppia catena(anche se non è sempre così). Il materiale genetico della cellula batterica non è organizzato in cromosomi così come questi ultimi erano intesi nella cellula eucariotica(cioè caratterizzati da uno scaffold o scheletro proteico, istoni…). Il microrganismo è aploide, quindi i caratteri fenotipici derivano da un singolo gene,( non vi sono due alleli diversi nello stesso gene come negli organismi diploidi;anche se in realtà, in determinate situazioni , anche nel materiale genetico dei batteri possono essere presenti delle forme alleliche che sono causa di variabilità genetica e quindi fenotipica del batterio stesso). La cellula batterica presenta anche molecole di materiale genetico aggiuntivo: i plasmidi. Queste ultime sono molecole genetiche più piccole del cromosoma e possono esistere in due forme distinte : libere nel citoplasma o sotto forma integrata nel materiale genetico. Queste molecole di materiale genetico conferiscono delle caratteristiche fenotipiche aggiuntive che non sono fondamentali per la sopravvivenza del batterio; i plasmidi hanno la funzione di: - codificare proteine per la produzione di sostanze tossiche(esempio:esotossine); - - codificare le proteine dei flagelli, dei villi (costituiscono le cosiddette appendici batteriche e conferiscono patogenicità al batterio), - codificare per gli enzimi responsabili della degradazione o della modificazione dell'antibiotico che ne rendono inefficace l'azione e sono alla base della farmacoresistenza. - conferiscono un’alta adattabilità al batterio, ovvero la capacità di sopravvivere in ambienti diversi. La cellula batterica ha dimensioni che si aggirano tra 0,5 e 2 micron; invece le dimensioni delle cellule eucariotiche si aggirano intorno ai 200 micron; i virus, invece, hanno dimensioni ancora minori rispetto ai batteri. I batteri possono essere osservati con il microscopio ottico, mentre i virus si possono visualizzare solo con il microscopio elettronico(questo perché i due microscopi hanno un potere di risoluzione differente). Ciò che distingue i due microscopi è solo il potere di risoluzione, mentre l’ingrandimento è lo stesso per entrambi. Il potere di risoluzione di un microscopio è la capacità di discriminare due punti come distinti. Le ridotte dimensioni della cellula batterica consentono una penetrazione più efficiente dei nutrienti per cui il batterio si replica rapidamente(in circa 20 minuti); questo implica il fatto che se vi è una mutazione o una modificazione del materiale genetico, questa si potrebbe già manifestare nella prima generazione filiale ( mentre nelle cellule eucariote, un carattere mutato non si manifesta subito in prima generazione, ma solitamente lo fa nelle generazioni successive). La cellula batterica, a differenza di quella eucariotica, non è compartimentalizzata; La conseguenza di ciò è che tutti i processi replicativi, trascrizionali e traduzionali avvengono in un unico compartimento (che è il citoplasma), quindi i processi metabolici sono molto più accelerati rispetto ad una cellula eucariotica. Le strutture presenti in una cellula batterica sono: il citoplasma,il materiale genetico circolare, i ribosomi, i plasmidi(già descritti precedentemente), la membrana citoplasmatica, la parete cellulare e la capsula. Tutte queste caratteristiche sono proprie anche di una cellula eucariotica(eccezione fatta per i plasmidi, i quali sono presenti solo nelle cellule batteriche); la differenza tra le cellule procariotiche ed eucariotiche risiede nel fatto che queste ultime sono costituite da compartimenti(delimitati ognuno dalla propria membrana).La membrana plasmatica è inoltre caratterizzata anche da mesosomi, che sono delle invaginazioni la cui funzione è quella di aumentare la superficie della membrana stessa. Un altro costituente fondamentale della cellula batterica è la presenza di una parete cellulare, la cui funzione principale è quella di dare una forma alla cellula. La parete cellulare, oltre ad essere presente nelle cellule batteriche (componente fondamentale: peptidoglicano), si trova anche nelle cellule vegetali (componente fondamentale: cellulosa) e nelle cellule dei funghi(componente fondamentale:chitina). Un altro involucro che costituisce la cellula batterica è la capsula; la capsula è una struttura fondamentale ed è un fattore di virulenza,ovvero determina la capacità del microorganismo di resistere e persistere all'interno dell'ospite, in quanto grazie ad essa il batterio non viene riconosciuto dal sistema immunitario della cellula ospite. I plasmidi fanno parte del materiale genetico della cellula batterica , ma sono dotati di autonomia replicativa(fattore di aumento della variabilità); questi sono in grado di condizionare diversi caratteri e sono responsabili dell'azione patogena dei batteri. Un esempio dell’influenza dei plasmidi sulla patogenicità dei batteri può essere dimostrata con questo esempio: vi sono due tipi di streptococchi (capsulati ed acapsulati); gli streptococchi pneumoniae capsulati sono in grado di produrre una malattia da infezione, ovvero la polmonite; gli streptococchi pneumoniae acapsulati non sono in grado di provocare una malattia da infezione a livello polmonare. Cosa cambia tra i due batteri? I  due batteri sono della stessa specie, ciò che cambia sono le caratteristiche genetiche contenute nei plasmidi(che negli streptococchi capsulati permettono la produzione della capsula, mentre in quelli acapsulati non vi è la presenza della capsula). Le caratteristiche diverse tra i due batteri non riguardano l’intero cromosoma, ma soltanto alcuni geni che codificano per gli enzimi che sono responsabili della sintesi della capsula, la quale conferisce protezione (attività anti fagocitaria) al batterio , quindi gli consente di non essere distrutto dal sistema immunitario della cellula ospite nel momento in cui il batterio entra nell’organismo per via aerogena. Quali sono le prime barriere della cavità orale che permettono una protezione dai batteri? Il lisozima che è un enzima presente nella saliva e nelle lacrime. Il lisozima, però rimane inefficace nel momento in cui ad entrare in contatto con la cavità orale è un batterio capsulato; infatti il batterio penetra all'interno dell'organismo, colonizzando e replicandosi e provoca l’infezione. Le cellule batteriche sono molto diverse tra loro sia strutturalmente che geneticamente. Nel momento in cui sono stati studiati per la prima volta, si è riscontrata la grande capacità dei batteri di causare malattie da infezione. Questa grande diversità che caratterizza le cellule batteriche è stata messa in evidenza da Hans Christian Gram(medico e farmacologo danese) attraverso una tecnica di colorazione, che prende il nome di colorazione di Gram. La colorazione di Gram è una colorazione differenziale; si effettua su un vetrino, sul quale è presente quando un campione biologico o una colonia batterica e poi si utilizzano due coloranti(il primo ad essere utilizzato è il cristal violetto, mentre il secondo è la safranina) diversi intervallati da un processo di decolorazione che, normalmente, viene effettuata con una miscela in parti uguali di alcol etilico e acetone. Il risultato di questa tecnica di colorazione è che: alcuni batteri trattengono il primo colorante e non subiscono la decolorazione e quindi risulteranno colorati di blu/violetto, questi batteri vengono definiti Gram positivi. Gli altri batteri invece, subiscono la decolorazione e si colorano con il secondo colorante la safranina quindi assumono un colore rosso e vengono definiti gram negativi. La differenza di comportamento dei batteri alla colorazione di gram è dovuta alla differenza della parete cellulare dei batteri gram negativi e dei batteri gram positivi. I batteri gram positivi hanno una spessa parete cellulare, mentre i gram negativi hanno una parete cellulare particolare costituita da due membrane(una interna ed una esterna), e le due membrane sono separate dal cosiddetto spazio periplasmico, in cui è contenuto il peptidoglicano. Altri batteri sono i micobatteri (alcuni di questi sono responsabili della tubercolosi, altri della peste e altri ancora sono detti micobatteri mot; questi ultimi sono responsabili delle infezioni opportunistiche dei soggetti immunodepressi. I microbatteri mot hanno una parete cellulare molto diversa , formata da acidi miconici e cere; infatti non si colorano con la colorazione di Gram, ma è necessaria la colorazione di Ziehl-Neelsen ). La membrana esterna è caratterizzata dal lipopolisaccaride batterico. La colorazione di gram si effettua solo su un preparato biologico posto su un vetrino che poi si osserverà al microscopio ottico. La colorazione di Gram non è soltanto un meccanismo che permette di discriminare una cellula da un'altra in base alla caratteristica tintoriale, ma è un modo che consente di ottenere informazioni sulla virulenza e patogenicità di un microorganismo,sul meccanismo di azione diverso fra i batteri Gram positivi e i batteri Gram negativi e sul diverso comportamento agli antibiotici.I batteri Gram negativi sono resistenti alla penicillina perché posseggono una determinata organizzazione della parete cellulare per la quale nello spazio periplasmatico ci sono degli enzimi che degradano gli antibiotici. Le patologie che derivano dai batteri Gram negativi, molto spesso, sono correlate con la presenza del lipopolisaccaride batterico(LPS), il quale si trova sul foglietto esterno della membrana plasmatica esterna che è un costiuente della parete dei batteri Gram negativi.I batteri Gram positivi non presentano il LPS, ma in questi batteri,l’azione patogenica è data dagli acidi del golgi che sono delle molecole poste all’interno della parete cellulare dei batteri Gram positivi. Quindi questa diversa caratteristica tintoriale tra batteri gram + e batteri gram - , presuppone una diversa caratteristica strutturale della parete cellulare che,a sua volta, è correlata ad un diverso meccanismo dell’azione patogena. Infatti in ambito medico, gli antibiotici usati sono differenti a seconda che si parli di batteri gram positivi o gram negativi. Forme delle cellule batteriche: Le cellule batteriche hanno forme differenti e a seconda della loro forma si classificano in: -Cocchi ->esempi: nisseria meningitis, nisseria gonorrea (entrambi cocchi gram negativi); streptococco, stafilococco (entrambi cocchi gram negativi); -bacilli -> esempi: lattobacilli( batteri yogurt), microbiota intestinale e vaginale; echerichia coli (fa parte del microbiota); -vibrioni-> esempi: vibrio cholerae; -spirilli -> esempi: treponema pallidum; Un altro esempio di batteri sono quelli appartenenti alla classe dei clostridi; un esempio di clostridium è il clostridium tetani, poi vi è il clostridium botulinum, clostridium pelsigens… Un esempio di bacillo è l'escherichia coli (fa parte del microbiota intestinale e vaginale). Il microbioma invece è il complesso del materiale genetico dei microrganismi che colonizzano un determinato distretto. Un esempio di vibrione è il vibrio cholerae, agente che causa il colera. I cocchi: I cocchi, dal punto di vista morfologico, possono presentarsi come cellule distinte, oppure possono unirsi (mantenendo però un metabolismo autonomo), formando: diplococchi(esempio: nisseria meningitis e gonorrea, che sono cocchi gram negativi a diplococco a chicco di caffè),stafilococchi, tetradi, sarcine e streptococchi. Le tipologie di cocchi che maggiormente causano patologie nell’uomo sono streptococchi(esempio: streptococco biogenes, streptococco emolitico di gruppo A; quest’ultimo è responsabile delle faringo tonsilliti, mentre lo streptococco beta emolitico di gruppo B è responsabile di infezioni vaginali; questo è molto importante perché al momento del parto questo batterio può essere trasmesso al nascituro e provocare meningiti neonatali) e stafilococchi. I bacilli:  I bacilli possono essere di diverse tipologie: - coccobacillo - diplobacillo - streptobacillo, mentre non può esistere come stafilobacillo. Batteri a spirale: I batteri a spirale si disitinguono in: -spirochete -vibrioni -spirilli La membrana plasmatica: La membrana della cellula batterica è una tipica membrana plasmatica formata da un doppio strato fosfolipidico dove sono immerse delle proteine, che talvolta fungono da canali. Anche nella membrana della cellula batterica vi è il fenomeno del cosiddetto “mosaico fluido”. La membrana è costituita per il 40% da lipidi, per il 60% da proteine e in piccole quantità anche da carboidrati; I lipidi sono disposti in un doppio strato fosfolipidico. Quali sono le funzioni della membrana plasmatica? -Trattiene il contenuto del citoplasma -È sede di trasporto attivo, -è sede dei citocromi e quindi ha la possibilità di formare ATP attraverso la catena di trasporto degli elettroni, -è sede di proteine nella trasduzione del segnale, perché la trasduzione del segnale avviene anche in una cellula batterica attraverso fosforilazioni, defosforilazioni e cambi conformazionali delle proteine. I fosfolipidi: I fosfolipidi sono costituiti da: testa idrofilica e coda idrofobica, quest’ultima è formata da lunghe catene di acidi grassi. Nella membrana dei batteri non sono presenti gli steroli, (ad esempio il colesterolo, che è un costituente tipico della membrana plasmatica delle cellule eucariotiche), ma sono presenti gli opanoidi, ossia particolari lipidi che sono presenti all’interno della membrana plasmatica della cellula batterica (sia di quelli Gram+ che quelli Gram-). Le proteine hanno una componente extra citoplasmatica, una intra membranaria e una parte intra citoplasmatica. Queste proteine hanno la funzione di consentire gli scambi di sostanze con l’ambiente esterno; le proteine, inoltre sono regolate, possono subire delle modificazioni alla struttura quaternaria tramite fosforilazione e de fosforilazioni( ossia aggiunta o ritiro di una carica positiva o negativa), consentono alla proteina di svolgere altri tipi di funzione, per esempio quella del trasporto attivo (contro gradiente di concentrazione). La membrana plasmatica ha anche la funzione di trasdurre i segnali extracellulari (anche la parete cellulare trasduce dei segnali) possedendo sulla sua superficie dei recettori e quindi anche degli antigeni. Antigeni e recettori svolgono la funzione di modificare la normale fisiologia della cellula; quindi, la cellula batterica non è sempre uguale così come non è sempre uguale il materiale genetico, costituito da eucromatina ed eterocromatina; la differenza tra i due stati della cromatina è il grado di compattazione. In generale, l’eterocromatina è quella parte del materiale genetico che non viene trascritta in quanto è molto compattata e quindi difficilmente accessibile da parte dei fattori e proteine dei vari processi replicativi , trascrizionali e traduzionali; invece l’eucromatina è caratterizzata da un grado di condensazione minore, pertanto costituisce la componente di materiale genetico che viene trascritta e tradotta. La membrana plasmatica è caratterizzata dal cosiddetto potenziale , che si distingue in potenziale d’azione e potenziale di riposo. Questo è dato dalla presenza di cariche differenti sul versante intra ed extra cellulare della membrana. Come fanno le cariche a distribuirsi diversamente tra i due lati della membrana? Lo fanno grazie a meccanismi di scambio di elettroni(esempio: catena di trasporto degli elettroni). Il risultato della catena respiratoria è la formazione di acqua e anidride carbonica all’esterno della cellula, mentre all’interno della cellula si forma ATP. Meccanismi di trasporto: Vi sono dei meccanismi che permettono alla cellula batterica di importare ed esportare delle sostanze contro e secondo un gradiente di concentrazione. Esempio: i batteri producono delle sostanze tossiche (sia i batteri Gram+ e Gram-) che si chiamano esotossine. Ad esempio il clostridium botulinum produce la tossina botulinica e il clostridium tetani produce la tossina tetanica, oppure gli stafilococchi, alcuni dei quali producono l’enterotossina. come vengono liberate all’esterno queste sostanze? Attraverso i meccanismi di trasporti attivo. I meccanismi di trasporto attivo sono tre e sono: - Trasporto semplice: avviene con consumo di energia (vi sono diverse tipologie di trasporto: uniporto, simporto e antiporto). I canali(proteine) che permettono il trasporto sono chiamati porine. - Traslocazione di gruppo: affinché avvenga la traslocazione di gruppo c’è bisogno dell’azione di più proteine. La maggior parte delle proteine sono ad attività enzimatica e ognuna di queste proteine, (alcune intracitoplasmatiche e altre intramembranarie), modificano la loro conformazione dopo aver ricevuto dei segnali di fosforilazione e defosforilazione successiva (processi che avvengono con consumo di ATP). - Sistema ABC: è caratterizzato da una proteina idrolizzante,un trasportatore transmembranario e una proteina di legame periplasmatica (quindi se la sostanza si lega alla proteina, quest’ultima modifica la propria conformazione e successivamente interagisce con il trasportatore trans membrana, il quale porta la proteina). QUORUM SENSING: È una popolazione microbica che si sviluppa in un focolaio di infezione. Dopo la colonizzazione i batteri si devono moltiplicare quindi raggiungono una popolazione ed in quel momento si effettua lo scambio di materiale genetico tramite processi di: coniugazione, trasformazione o lo scambio di informazioni attraverso la liberazione di sostanze. Se vi dovesse essere una modificazione della membrana plasmatica sarebbero implicate actina, miosina, tubulina e dineina e quindi tali sono le proteine che si vanno a modificare cambiando la conformazione della membrana. Attraverso la membrana plasmatica avviene la respirazione, perché alcune delle proteine fungono da citocromi che si ossidano e si riducono e perciò modificano la loro carica, con la conseguente formazione di ATP. Strutture esterne alla parete cellulare: Oltre la membrana plasmatica, sia nei batteri Gram+ che in quelli Gram- che nei microbatteri, è presente la parete cellulare. La capsula costituisce la copertura esterna, che può formare lo strato mucoso o glicocalice. Una popolazione batterica formata da uno strato mucoso si dice costituita dal glicocalice. La capsula ha la funzione di mascherare gli antigeni superficiali della cellula batterica, quindi impedisce al batterio di essere riconosciuto dal sistema immunitario, quindi non si attiva la risposta immunitaria così che il batterio possa persistere e colonizzare nell’ospite. Il batterio colonizza la cellula ospite legandosi a dei recettori presenti sulle cellule eucariotiche. Un'altra funzione della capsula è quella di consentire l’aderenza alle superfici perché è costituita da uno strato mucoso di polisaccaridi (solo i bacillus anthracis posseggono una capsula di natura proteica). L'adesione permette al batterio di riprodursi ma solo dopo aver metabolizzato, ossia dopo aver prodotto ATP, replicato il materiale genetico, parete, ribosomi e tutte le altre componenti della cellula. Le fasi di riproduzione della cellula batterica sono molto veloci, infatti, un batterio si replica in 12-19 minuti. La capsula, inoltre ha la capacità di non essere attraversata da alcune sostanze, come ad esempio gli antibiotici; questo va ad incrementare il concetto di resistenza agli antibiotici. La farmaco resistenza, quindi è data sia dal fatto che nella cellula batterica vi sono enzimi che legano gli antibiotici, sia dal fatto che gli antibiotici vengono schermati dalla capsula del batterio. Ovviamente queste caratteristiche dipendono dal materiale genetico, perché questo effetto di farmacoresistenza è operato da enzimi, i quali sono costituiti da sequenze di amminoacidi (prodotti attraverso il processo di traduzione). La capsula può essere visualizzata con una colorazione con inchiostro di china. Il risultato di questa colorazione sarà una cellula batterica circondata da un alone incolore dato dal fatto che la capsula non assorbe il colorante. Le capsule possono essere costituite da: - Omopolimeri: costituiti da unità identiche - Eteropolimeri: come l’acido ialuronico, per esempio, che è il costituente fondamentale del tessuto connettivo (proprio per questo motivo il sistema immunitario lo riconosce come self e non lo attacca ed ecco perché i batteri capsulati hanno la capacità di sfuggire al sistema immunitario della cellula ospite). la parete cellulare dei batteri gram negativi, in particolare il foglietto esterno della membrana plasmatica esterna possiede il lipopolisaccaride batterico(LPS) che è costituito da ha un lipide A, una doppia sequenza di zuccheri e poi un antigene che viene definito un antigene O, poi vi è la capsula, che viene definita come antigene capsula EK; nei batteri gram negativi LPS è definito antigene somatico O , mentre è l’antigene dei flagelli è definito antigene flagellare. La capsula è uno dei fattori di virulenza cioè quei fattori che consentono alla cellula batterica di persistere all’interno dell’ospite e quindi non essere distrutti dalla difesa specifica/aspecifica dell’ospite. la capsula svolge un ruolo nella resistenza all’essiccamento in quanto è in grado di assorbire acqua e nell’aderenza alle cellule dell’ospite. Nell’immagine sottostante si possono vedere delle colonie batteriche cresciute su un terreno di coltura in laboratorio (un terreno di coltura è un terreno che contiene le sostanze nutritive per consentire il metabolismo batterico; bisogna ricordare che il metabolismo è costituito da reazione anaboliche e cataboliche. Con reazioni anaboliche si intende reazioni di biosintesi di proteine, biosintesi di materiale genetico , invece con reazioni cataboliche si intende la degradazione di macromolecole per produzione di ATP che verrà utilizzata per reazioni anaboliche per il metabolismo per la replicazione delle cellule). Come si vede dalla foto, crescendo su un terreno di coltura formano uno strato mucoso. Il biofilm è una struttura mucosa dove all’interno sopravvive una popolazione microbica ; questa struttura impedisce all’antibiotico di penetrare , al sistema immunitario di reagire e allora avviene la cronicizzazione della malattia da infezione. Ecco come è direttamente correlata la conseguenza dell’infezione, la sintomatologia clinica e l’evoluzione della malattia da infezione e le conseguenze sul paziente alla struttura della cellula batterica. Quando si fa un utilizzo spropositato degli antibiotici, utilizzando un farmaco che non ha efficacia si selezionano i batteri multiresistenti; quindi l’uso indiscriminato degli antibiotici fa si che si abbia la selezione dei ceppi residenti a quei antibiotici. Quando va preso l’antibiotico? Esso può essere assunto solo in caso di infezione batterica, non virale, l’antibiotico dovrebbe essere assunto solo dopo aver fatto diagnosi di malattia da infezione e quindi sapere qual’ è il microrganismo; si può prendere dopo aver fatto l’identificazione e aver fatto l’antivirogramma e quindi si fa una terapia specifica, perché non è detto che lo stesso antibiotico abbia la stessa efficacia su tutte le persone (si prenda il caso dei soggetti immunodepressi). La capsula maschera gli antigeni superficiali, impedisce il riconoscimento e impedisce quindi l’azione del sistema immunitario Strutture accessorie della cellula batterica: I componenti accessori della cellula batterica sono i flagelli, i pili e le fimbrie. I flagelli costituiscono il mezzo di locomozione della cellula batterica e sono delle appendici filiformi. Hanno potere antigienico perché sono codificati da un gene che produce la proteina flagellina; la flagellina ha caratteristiche differenti da batterio in batterio, ma essa può modificarsi anche all’interno dello stesso batterio. Qual è la conseguenza del fatto che vi possa essere una modificazione genica a livello della flagellina? Se vi è una modifica della conformazione della flagellina, gli anticorpi del sistema immunitario della cellula ospite non saranno più in grado di riconoscere il batterio, pertanto il sistema immunitario non potrà contrastare l’azione del batterio. Nei batteri gram posistivi e gram negativi vi è una differenza di impianto del flagello, questa differenza deriva dalla diversità della parete cellulare nelle due tipologie di batteri. Gli unici batteri che non possiedono il flegello sono i Cocchi(sia i gram positivi che i gram negativi). Struttura del flagello E’ costiutito da : -piastra basale che funziona da rotore e che fornisce l’energia necessaria al movimento ed è è impiantata a livello della membrana citoplasmatica. - anelli: anello MS , anello C che formano il rotore cioè quello che consente al flagello non di flettersi ma di ruotare in senso orario o antiorario. L’anello P e l’anello L che tiene ancorato il flagello alla parete cellulare. L’anello motore ,alimentato dalla proteina Mot, attraverso l’aggiunta e la perdita di un gruppo fosfato consente la rotazione del rotore e quindi di tutto il flagello. Il flagello come si accresce? Il flagello cresce partendo dall’interno verso l’esterno. I flagelli sono formati da diverse subunità, le quali sono alla base della diversificazione tra un flagello e l’altro. una delle caratteriste delle infezioni dei batteri è quella di invertire, attraverso le sequenze di inversione, le caratteristiche genotipiche e quindi fenotipiche del flagello; questo fa si che si abbia la possibilità di sviare la risposta immunitaria da parte dell’ospite; per esempio è la salmonella in grado di fare questo processo e quindi di persistere all’interno dell’ospite. Dove si trovano i flagelli? I flagelli possono trovarsi uno soltanto su una porzione della cellula( batteri monotrichi), alle due estremità della cellula(lofotrichi e anfitrichi), possono formare un ciuffo di flagelli(batteri peritrichi ). i movimenti che consentono i flagelli sono movimenti di rotazione, la cui conseguenza è l’avanzamento della cellula e il cambio di direzione. Il movimento dei batteri è influenzato anche dall’ambiente esterno. Quando uno stimolo esterno influenza un movimento si parla di tassi. Tra le tipologie di tassi vi è: Chemiotassi, fototassi, aerotassi, magnetotassi. un batterio è un organismo tutt’altro che semplice, infatti esso è in grado di: misurare, ricordare, misurare di nuovo, confrontare gli stimoli esterni e reagire e comportarsi di conseguenza. L ‘obiettivo fondamentale del batterio, come anche di tutti gli altri organismi viventi è la conservazione della specie e quindi mette in atto tutti i meccanismi necessari per consentire questo; tra questi meccanismi vi è anche l’invasione di altri organismi. La chemiotassi è il movimento del batterio stimolato dalla presenza di sostanze; di che sostanze si tratta? Si tratta delle sostanze che vengono metabolizzate dal batterio, quindi, visto che ogni batterio metabolizza le proprie sostanze, la chemiotassi spiega il cosiddetto “topismo”(cioè i diversi luoghi che i diversi batteri vanno ad invadere). Ad esempio: il vibrio cholerae causa delle gastroenteriti; lo streptococco beta emolitico causa faringotonsilliti, lo streptococco pneumoniae causa la polmonite. Come fanno i batteri a muoversi nella giusta direzione in cui è presente la sostanza? La sostanza , attraverso delle vie di trasduzione del segnale, si lega alle proteine presenti sulla membrana del batterio e induce una modificazione conformazionale, si attivano delle chinasi intercellulari, vi sono una serie di fosforilazioni e defosforilazioni successive fino ad arrivare al movimento del flagello, il quale permette al batterio di muoversi nella direzione in cui trova la sostanza. L’aerotassi è il movimento del batterio verso luoghi ossigenati. Il batterio che effettua questi movimenti è quello aerobico. Alcuni batteri non posseggono i flagelli, infatti, i cocchi ad esempio si muovono attraverso un moto brownianio, (cioè seguono il moto del liquido in cui sono dispersi); altri invece presentano un filamento assiale come per esempio il treponema pallidum. Questo Ha un lungo filamento assiale che permette il movimento del batterio attraverso la contrazione e decontrazione. I pili e le fimbrie sono altre strutture accessorie che consentono l’adesione del batterio alle superfici; un tipo particolare di pili, i pili sessuali, consentono lo scambio tra batteri di materiale genetico (plasmidi), garantendo la riproduzione dei batteri. I pili sono formati da una proteina (pilina), che ha anche nel caso dei pili un ruolo antigenico. È formata da una proteina pilina, quindi anche in questo caso ha un potere antigenico. All’apice dei pili sono presenti le adesine che sono delle proteine responsabili del legame della cellula batterica a dei recettori presenti sulla membrana plasmatica della cellula eucariotica dell’ospite; quindi consentono la colonizzazione. La Nisseria gonorrea(batterio) contiene dei pili che consentono al batterio di legarsi all’uretra ; il legame dei pili all’uretra consente il blocco del flusso urinario e quindi la capacità da parte del batterio di colonizzare quell’ambiente. Escherichia coli è responsabile nel 90% dei casi delle infezioni urinarie; se non possedesse i pili non potrebbe colonizzare. Ognuno di questi batteri riportati nella slide sovrastante possiede pili e viene riconosciuto da sostanze e recettori cellulari. Funzioni delle strutture superficiali delle cellule batteriche: Queste sostanze che abbiamo visto formano gli antigeni batterici. Un esempio di antigene batterico è la proteina spike, la quale è presente sull’envelope virale del SARS coV. Nella tabella sopra ci sono le caratteristiche e le sostanze e le sostanze a cui si legano. Nello schema sopra è rappresentata una trasduzione dei segnali, il toll like receptor che comporta è un’attivazione del sistema immunitario, ecco perché quest’ultimo è responsabile della sintomatologia clinica della malattia da infezione. -