Clostridium botulinum. Batterio strettamente anaerobio che produce

Clostridium botulinum. Batterio strettamente anaerobio che produce una tossina
termostabile che è estremamente neurotossica per l’uomo. Può proliferare nelle
conserve vegetali e nelle conserve sott’olio. Produce gas quando cresce, rigonfiando i
contenitori delle conserve. N.B.: L'uso di nitrito quale conservante alimentare ha tra i
suoi principali scopi quello di impedire il moltiplicarsi di Clostridium botulinum
rigonfiamento
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Bacillus anthracis. Agente eziologico del carbonchio (antrace)
Bacillus cereus. Causa di tossinfezioni alimentari
Bacillus subtilis e B. licheniformis. Largamente usati a livello industriale per la
produzione di enzimi (amilasi; proteasi alcaline per l’industria delle pelli). Sono anche
utilizzati nel biocontrollo in agricoltura per la loro capacità di inibire la crescita di
patogeni delle piante, quali le muffe Botrytis cinerea e Colletotrichum spp.
B. licheniformis
non trattato
trattato con spore di
B. licheniformis
Botrytis cinerea
Bacillus clausii. Impiegato come probiotico (Enterogermina)
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La membrana e il
trasporto di membrana
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Le membrane cellulari
Struttura chimica del fosfolipide
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La membrana cellulare degli archeobatteri
Le membrane degli archea sono di due tipi:
A) doppio strato lipidico; B) monostrato lipidico di tetraeteri di diglicerolo
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Le funzioni della membrana cellulare
Il reticolo di mureina della parete è facilmente permeabile ad acqua e soluti. Le
membrane cellulari rappresentano pertanto la vera prima barriera che delimita
fisicamente e chimicamente la cellula dall’ambiente esterno
Barriera permeabile – rappresenta una
superficie attiva e selettiva per il
trasporto di nutrienti e metaboliti nella
cellula e fuori dalla cellula
Sito di ancoraggio –
di proteine
coinvolte nel trasporto (import ed export)
di molecole e sali e nel metabolismo in
generale della cellula
Conservazione dell’energia – sito di
generazione e mantenimento della forza
proton motrice
la natura chimica della
membrana permetta la SEPARAZIONE
DIA CARICA
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Il trasporto di membrana: concetti introduttivi
A livello di membrana, le proteine deputate al trasporto sono generalmente distinte in due grosse
categorie: proteine carrier e proteine channel.
Le PROTEINE CARRIER, quando il soluto non è presente,
posseggono una struttura tridimensionale che consente loro di
legare il soluto stesso. Una volta che il soluto si è legato alla
proteina
carrier,
il
legame
determina
un
cambio
conformazionale nella molecola proteica. A tale cambiamento
della conformazione consegue una diminuzione dell’affinità
della proteina carrier verso il soluto; il soluto viene così
rilasciato. In seguito al rilascio del soluto, la proteina torna alla
conformazione iniziale
Le PROTEINE CHANNEL costituiscono un
canale che attraversa la membrana; questo
canale possiede condizioni chimico-fisiche
adatte al passaggio di specifici soluti
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IL TRASPORTO DI MEMBRANA
Il trasporto attraverso la parete esterna dei batteri G negativi
Acqua e soluti idrofili diffondono rapidamente attraverso la membrana esterna
giungendo nel periplasma grazie a CANALI DI PORINA (detti PORI)
I pori permettono il passaggio di
molecole di dimensioni inferiori ai
600-700 Dalton (x es. glucosio: 180
Da;
un
aminoacido
ha
una
dimensione di circa 100 Da)
Peptodoglicano
Esistono pori che permettono il
passaggio della vitamina B12 (1355
Da) secondo un meccanismo non
ancora chiarito
Il trasporto attraverso la membrana citoplasmitica
Si distinguono i seguenti tipi di trasporto:
TRASPORTO PASSIVO (diffusione semplice o diffusione facilitata)
ATTIVO ([1] trasporto associato a ioni e [2] trasporto ABC)
TRASLOCAZIONE DI GRUPPO (il sistema della fosfo-transferasi)
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Il trasporto di membrana: video esplicativi
Cell membrane: http://it.youtube.com/watch?v=owEgqrq51zY&NR=1
Passive transport: http://it.youtube.com/watch?v=s0p1ztrbXPY&feature=related
Active transport: http://it.youtube.com/watch?v=STzOiRqzzL4
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IL TRASPORTO PASSIVO
Si basa sulla diffusione; non richiede energia, ma serve una differenza di
concentrazione tra interno ed esterno affinché avvenga il passaggio
DIFFUSIONE SEMPLICE
O2; CO2; H2O
NON consente velocità e
neppure selettività
DIFFUSIONE FACILITATA
X es. glicerolo in E. coli o glucosio in
Zymomonas e Streptococcus
È una diffusione SELETTIVA, grazie a proteine che
formano CANALI TRANSMEMBRANA SELETTIVI
che facilitano il passaggio di molecole specifiche
È rara nei batteri ma molto comune nei microrganismi eucarioti (è il
meccanismo con cui Saccharomyces cerevisiae ottiene il glucosio)
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IL TRASPORTO ATTIVO
Favorisce l’ingresso di un nutriente indipendentemente dal gradiente di concentrazione
La cellula utilizza la propria energia metabolica per pompare ad alta velocità una
molecola attraverso la membrana (molto spesso contro gradiente di concentrazione)
Include molti meccanismi diversi tra loro, suddivisibili in 2 tipologie a seconda
della fonte di energia utilizzata
Trasporto Associato a Ioni
È spinto dal gradiente elettrochimico (forza proto- o sodio-motrice) che si forma a
livello di membrana; è ampiamente diffuso tra i batteri
È anche detto Trasporto Attivo Secondario poiché il trasporto è preceduto dalla creazione del
gradiente (con consumo di ATP o associata alla forza proton/motrice)
La forza proto- o sodio-motrice
è utilizzata come SIMPORTO,
ANTIPORTO o UNIPORTO
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IL TRASPORTO ATTIVO:
Trasporto Associato a Ioni
(Trasporto Attivo Secondario)
Funzione della Lac permeasi di
E. coli e altri tipi di trasporto
conosciuti. I sistemi di uniporto,
simporto ed antiporto sono guidati
dalla forza proton-motrice che viene
rigenerata attraverso le reazioni
cataboliche cellulari
Come vedremo in seguito, LA FORZA
PROTON-MOTRICE si genera a
livello della membrana durante la
respirazione e attraverso il complesso
della ATP sintasi (Fo-F1 ATPasi) sia in
batteri con metabolismo respiratorio
che fermentativo
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IL TRASPORTO ATTIVO
Trasporto ABC (ATP Binding Cassette): impiega direttamente ATP per pompare i
soluti nella cellula
Es.: il trasporto del MALTOSIO in E. coli
È un sistema molto comune tra
i batteri (circa la metà dei
substrati sono trasportati in
questo modo in E. coli)
(da specificità)
I batteri trasportano in questo modo
oligosaccaridi, oligopeptidi, metalli (Mn2+,
Fe2+, Zn2+), molecole complesse (vitamine)
Il sistema di trasporto dello
zinco in Escherichia coli
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LA TRASLOCAZIONE DI GRUPPO
(IL SISTEMA DELLA FOSFOTRANSFERASI, PEP-PTS)
Realizza il trasporto attraverso modificazioni chimiche del soluto
In questo sistema l’energia viene spesa non per il processo di trasporto, ma per
formare un derivato intracellulare che risulti impermeabile alla membrana e che
quindi rimanga intrappolato nella cellula
Sistema molto comune per molti batteri (soprattutto anaerobi) per il trasporto di molti
zuccheri (per es. il MANNITOLO, il MANNOSIO; anche il GLUCOSIO, che
diventando glucosio-6-fosfato può poi così entrare direttamente in glicolisi)
L’energia deriva dal FOSFOENOLPIRUVATO (PEP), che dona il suo gruppo fosfato!
…si trasferisce un gruppo fosfato, che è carico,
impedendo così alla molecola appena entrate di
oltrepassare la membrana per riuscire!!!
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IL TRASPORTO DI MEMBRANA IN E. coli (riassuntivo)
Esistono anche diversi altri sistemi di trasporto che completano i sistemi principali, come
il trasporto di ioni Fe2+ mediato dal sideroforo di E. coli ENTEROCHELINA (è un
potentissimo agente chelante del ferro)
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