Capitolo 3 - Microbiologia TorVergata

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Morfologia batterica,
struttura e sintesi della parete cellulare
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Principali
caratteristiche
dei procarioti
ed eucarioti
da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller
Microbiologia
EDISES
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La cellula batterica
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Differenze tra
procarioti
ed eucarioti
da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller
Microbiologia
EDISES
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citoplasma

L’80% è costituito di acqua
Nel cytosol troviamo acidi nucleici (DNA, RNA),
enzimi, amminoacidi, carboidrati, lipidi, ioni
organici e numerosi composti proteici che
rappresentano le inclusioni citoplasmatiche

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Sintesi proteica
Ribosomi, presenti in circa
15.000, sono composti da
due subunita’ che formano
un complesso di 70S
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Steroli (colesterolo)
assenti sostituiti da
terpenoidi con la stessa
funzione di stabilizzazione
e compattamento
La membrana cellulare
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La membrana
cellulare
In mancanza di organuli, è sede del trasporto di elettroni e
produzione di energia (no mitocondri). E’ sede di proteine di
trasporto, pompe ioniche ed enzimi
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Il MESOSOMA è una porzione della membrana
citoplasmatica invaginata, punto di ancoraggio e
duplicazione del DNA batterico
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La PARETE CELLULARE o cell wall racchiude in un
contenitore rigido la cellula batterica e la protegge dalla
lisi osmotica
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Gram positivi
Gram negativi
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Batteri
gram positivi
e
gram negativi
da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller
Microbiologia
EDISES
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Colorazione
di Gram
da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller
Microbiologia
EDISES
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Confronto tra la
parete cellulare
di batteri
gram positivi (A)
e
gram negativi (B)
da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller
Microbiologia
EDISES
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Parete cellulare
Gram +
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Definto anche mucopeptide
Peptidoglicano
batterico o mureina e’
struttura rigida di catene
glicaniche di NAM e NAG
legate con legami trasversali
medianti ponti tetrapeptidici
•NAM:
Acido Nacetilmuramico
•NAG:
acetilglucosamina
N-
Legame Beta (1-6)
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Legame Beta (1-4) scisso
dal lisozima o
muraminidasi prodotto dai
granulociti, macrofagi e
PMNL
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Parete cellulare
Gram +
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PEPTIDOGLICANO
Essenziale per la struttura e
forma, replicazione e
sopravvivenza. Nell’infezione
interferisce con la fagocitosi, è
mitogeno per i linfociti, ha
attivita’ pirogena. E’ degradato
dal lisozima presente nelle
lacrime e muco.
PROTOPLASTO: batterio con
parziale rimozione della parete:
può subire una lisi osmotica
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Sintesi del peptidoglicano
Step 1
Peptidoglycan monomers are synthesized in the cytosol of the
bacterium where they attach to a membrane carrier molecule called
bactoprenol. The bactoprenols transport the peptidoglycan
monomers across the cytoplasmic membrane and helps insert them
into the growing peptidoglycan chains
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Sintesi del peptidoglicano
Step 2

Peptidoglycan monomers are synthesized in the cytosol of the bacterium where
they attach to a membrane carrier molecule called bactoprenol. The
bactoprenols transport the peptidoglycan monomers across the cytoplasmic
membrane and helps insert them into the growing peptidoglycan chains
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Sintesi del peptidoglicano
Step 3

New peptidoglycan synthesis occurs at the cell division plane by way of a
collection of cell division machinery known as the divisome. A group of bacterial
enzymes called autolysins, located in the divisome, break the glycosidic bonds
between the peptidoglycan monomers at the point of growth along the existing
peptidoglycan. They also break the peptide cross-bridges that link the rows of
sugars together. In this way, new peptidoglycan monomers can be inserted
and enable bacterial growth.
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Sintesi del peptidoglicano
Step 4

Transglycosidase enzymes catalize the formation of
glycosidic bonds between the NAM and NAG of the
peptidoglycan momomers and the NAG and NAM of the
existing peptidoglycan.
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Sintesi del peptidoglicano
Step 5

Finally, transpeptidase enzymes reform the peptide cross-links between the rows
and layers of peptidoglycan to make the wall strong .
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Le PBP sono bersagli per la penicillina e altri
antibiotici beta-lattamici
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• La reazione di formazione di legami crociati
è una transpeptidizazzione
•Tali legami sono catalizzati da
transpeptidasi (legate alla membrana
cellulare) e da carbossipeptidasi
• Entrambi gli enzimi sono definiti proteine
leganti la penicillina (PBP, penicillinbinding protein).
• Le PBP sono bersagli per la penicillina e
altri antiobitici beta-lattamici
• I batteri penicillino-resistenti modificano la
struttura delle PBP
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Vancomicina
Interagisce con la D-alaninaD-alanina terminale delle
catene laterali pentapeptidiche interferendo con
la formazione dei ponti
Attiva contro stafilococchi
oxacillina-resistenti e altri
gram+ resistenti ai beta
lattamici.
Inattiva sui gram-: molecola
grande che non passa la
membrana esterna dei
gramWEB PAGE FOR DR. KAISER'S MICROBIOLOGY COURSE (BIOL 230) THE COMMUNITY COLLEGE OF BALTIMORE COUNTY, CATONSVILLE CAMPUS.
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Polimeri di ribosio,
sono antigeni di
superficie,
caratterizzano i
sierotipi*, promuovono
l’adesione (la proteina
M di S. pyogenes ),
sono molecole
recettoriali. L’a. tecoico
e’ un fattore di
virulenza. L’a.
lipotecoico ha
un’attivita’ endotossica
GRAM POSITIVE CELL
ENVELOPE
Degradativeenzyme
Lipoteichoic acid
Peptidoglycan -teichoic acid
Cytoplasmic membrane
Acidi tecoici e
acidi lipoteicoici
Cytoplasm
•* ad es.: il polisaccaride A di S. aureus e
il carboidrato D di Enterococcus faecalis
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Lo spesso strato di peptidoglicano e la rete
di acidi tecoici e lipotecoici rappresentano
una notevole barriera che si oppone al
passaggio di macromolecole idrofobiche
come ad es. i sali biliari presenti
nell’intestino dell’ospite
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Membrana Esterna
struttura bilaminare,
asimmetrica
Parete cellulare
Gram negativi
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Proteine
strutturali con
funzione di
recettori.
Mancano gli acidi
tecoici e
lipotecoici
SPAZIO PERIPLASMICO:
area con enzimi idrolitici per
la digestione enzimatica
(proteasi, lipasi, fosfatasi) e
nei patogeni fattori litici di
virulenza (collagenasi, betalattamasi, ialuronidasi,
proteasi). Inoltre proteine di
trasporto
Porine: permettono
la diffusione passiva
di piccole molecole
idrofile
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Gram +
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Gram –
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LIPOPROTEINA DI
BROWN: legame
covalente tra il
peptidoglicano e
ancora la membrana
esterna
Parete cellulare dei gram
negativi
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Membrana Esterna
struttura bilaminare,
asimmetrica
Parete cellulare
Gram negativi
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Lipopolisaccaride
(LPS)
E’ presente solo nei batteri
gram negativi:
è l’ENDOTOSSINA, fattore di
virulenza che caratterizza l’azione
patogena dei gram negativi
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Antigene O: polisaccaride
lineare formato da 50-100
unita’ saccaridiche, permette
di distinguere tra sierotipi
(ceppi) di una stessa specie
batterica. Fornisce una
notevole compatezza al
batterio
Lipopolysaccharide
n
Il lipide A, formato
da un disaccaride
di glucosammina
fosforilata e acidi
grassi. E0
responsabile
dell’azione tossica
dell’LPS.
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O-antigen
Highly variable
Core
• Heptoses
• Ketodeoxyoctonic acid
Lipid A
• Glucosamine disaccharide
• Beta hydroxy fatty acids
Core: polisaccaride
ramificato essenziale per la
struttura del batterio
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Membrana Esterna
struttura bilaminare,
asimmetrica
Parete cellulare
gram negativi
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Proteine
strutturali con
funzione di
recettori.
Mancano gli acidi
tecoici e
lipotecoici
SPAZIO PERIPLASMICO:
area con enzimi idrolitici per
la digestione enzimatica
(proteasi, lipasi, fosfatasi) e
nei patogeni fattori litici di
virulenza (collagenasi, betalattamasi, ialuronidasi,
proteasi). Inoltre proteine di
trasporto
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Porine: permettono
la diffusione passiva
di piccole molecole
idrofile
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Struttura complessa
di natura
polisaccaridica e
proteica, i cui lipidi
complessati con le
cere formate dagli
acidi grassi a lunga
catena (acidi
micolici) hanno una
potente azione
adiuvante la
patogenicita’. Lipidi
con a. micolici sono
presenti anche nei
Corinebatteri e
Nocardia
La parete cellulare dei Micobatteri:
•M. tuberculosis
•M. leprae
•M. bovis
•MOTT (micobatteri non tubercolari, M. avium
complex)
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Struttura complessa di natura
polisaccaridica e proteica, i
cui lipidi complessati con le
cere formate dagli acidi
grassi a lunga catena (acidi
micolici) hanno una potente
azione adiuvante la
patogenicita’. Lipidi con a.
micolici sono presenti anche
nei Corinebatteri e Nocardia
La parete cellulare
dei Micobatteri:
•M. tuberculosis
•M. leprae
•M. bovis
•MOTT (micobatteri
non tubercolari,
M. avium complex)
Fattore cordale:particolare
derivato degli acidi micoloci,
fattore di virulenza di M.
tuberculosis
La tubercolina o purifed
protein derivative (PPD):
proteine micobatteriche
purificate e utilizzate per la
reazione di Mantoux
B.C.G. (bacillo di Calmette e
Guérin): vaccino
antitubercolare, variante
apatogena di M. bovis
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Mycobacterium tuberculosis
I campioni clinici (generalmente escreato) vengono colorati
con il metodo di Ziehl-Neelsen o dell’acido resistenza
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