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METABOLISMO (trasformazioni biochimiche) ESIGENZE NUTRIZIONALI DI BASE: C, N, H 2 O, ioni (Fe), fonti di C: - autotrofi: utilizzo C inorganico CO 2 come.

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1 METABOLISMO (trasformazioni biochimiche) ESIGENZE NUTRIZIONALI DI BASE: C, N, H 2 O, ioni (Fe), fonti di C: - autotrofi: utilizzo C inorganico CO 2 come unica fonte di C - eterotrofi: utilizzo composti organici preformati (batteri patogeni) - auxotrofi: esigenze specifiche ENERGIA: (utilizzo legami alto livello energia: ATP ADP): - fotosintetici (luce) - chemiosintetici (chimica): a) litotrofi b) organotrofi (patogeni)

2 METABOLISMO (trasformazioni biochimiche) SINTESI MACROMOLECOLE BATTERICHE DNA: cromosoma- (plasmidi); replicazione semiconservativa; DNA-polimerasi e topoisomerasi (II=girasi). RNA: mRNA, rRNA, tRNA, RNA-polimerasi, RNA-messaggeri policistronici, sintesi nel citoplasma e legame ai ribosomi polisomi. Proteine: meccanismi di controllo per sintesi proteine necessarie: - enzimi di costituzione - enzimi inducibili o di adattamento Peptidoglicano: sintesi precursori iniziali in citoplasma trasporto attraverso membrana citoplasmatica inserimento nella parete cellulare

3 Riproduzione batterica: scissione semplice - duplicazione cromosoma, - 2 nuovi cromosomi ancorati separatamente alla membrana (zona specializzata) - accrescimento membrane batteriche - allungamento cellula batterica nella zona centrale - allontanamento dei 2 cromosomi - approfondimento centripeto del setto (membrana e poi parete cellulare) - separazione 2 cellule figlie

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5 Fattori ambientali favorenti la vita e la moltiplicazione batterica - temperatura: mesofili (patogeni), optimum 37°C (20-45°) termofili (45-75°), psicrofili (15-20°); - pressione osmotica: - in soluzioni ipertoniche plasmolisi (perdita H 2 O, raggrinzimento membrana) - in soluzioni ipotoniche: scoppio cellula, protoplasti e sferoplasti - concentrazione di sali : NaCl 0,85% alofili 7-8% - pH: patogeni neutrofili 6-8 (4-9) - umidità - O 2 : aerobi, anaerobi

6 Coltivazione batteri - terreni o mezzi di coltura : liquidi, brodo (0,5% peptoni, 0,3% estratto carne, NaCl, tampone fosfato pH~7) solidi (+ agar 1,5%) complessi o arricchiti selettivi per isolamento differenziali o indicatori - sterilità; - temperatura incubazione (36-37°C); - O 2 aerobi ; + CO 2 ; N anaerobi.

7 Tipi di terreno Terreni comuni (agar comune) Terreni arricchiti (agar sangue, agar cioccolato) Terreni selettivi (con antisettici o antibiotici) Terreni differenziali (permettono di evidenziare particolari caratteristiche metaboliche)

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9 Terreni differenziali

10 TEST DELLA CASEASI Terreni differenziali E. coli (lattosio +) e S. enteritidis (lattosio -) su terreno di Hektoen

11 Staphylococcus aureus ed epidermidis su MSA

12 Terreni liquidi (brodi)

13 Caratteristiche metaboliche Batteri aerobi: crescono in presenza di ossigeno Batteri aerobi: crescono in presenza di ossigeno Batteri anaerobi: muoiono in presenza di ossigeno Batteri anaerobi: muoiono in presenza di ossigeno Batteri microaerofili: crescono meglio con poco ossigeno e il 5% di CO 2 Batteri microaerofili: crescono meglio con poco ossigeno e il 5% di CO 2

14 Curva di crescita batterica

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17 SPORE Bacillus - Clostridium STRUTTURA caratteri funzionali: - poca H 2 O (libera) - attività enzimatiche scarse o assenti - consumo O 2 scarso o assente - assenza di sintesi macromolecolari - resistenza a penetrazione di sostanze (impermeabilità, proteine solforate, coat) - resistenza al calore (dipicolinato Ca, cortex) - presenza di antigeni = forma vegetativa + antigeni letargo metabolico termoresistenza Differenziamento: adattamento a seguito di esaurimento nutrienti o accumulo di cataboliti

18 La resistenza delle spore è dovuta: alla presenza di una parete esterna (tunica) particolarmente spessa e impermeabile alla mancanza di acqua libera alla presenza di acido dipicolinico che stabilizzando i ponti disolfuro impedisce la denaturazione delle proteine

19 Batteri sporigeni Clostridi (anaerobi)

20 Batteri sporigeni Bacillus anthracis (aerobio)

21 Sporulazione: Differenziamento dalla cellula batterica in fase vegetativa alla spora: 6-10 ore

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23 Germinazione: spora cellula batterica (fase vegetativa): 1-2 ore - condizioni ambientali favorevoli - terreno colturale nuovo

24 Fattori di virulenza batterica: capacità di moltiplicazione in vivo ADESIVITA: - adesine (fimbrie,...); SOPRAVVIVENZA: - fattori antifagocitari (capsula,proteine) - sostanze solubili, enzimi (coagulasi, proteasi,...) DIFFUSIONE: - enzimi (ialuronidasi, emolisine,...), - plasmidi virulenza (tossine), invasività

25 PRODUZIONE TOSSINE: - tossiche per ospite, - specifiche, - (plasmidi, fagi temperati) # esotossine: proteine: - Gram-positivi, tetanica, botulinica - enterotossine # endotossine: LPS Gram-negativi, effetto pirogeno (LAL test) shock settico, ipotensione attivazione macrofagi CID, iperglicemia, aborto, necrosi tumorale,….

26 Tossine batteriche Tossine batteriche Esotossine Sono proteine secrete dalla cellula batterica Sono proteine secrete dalla cellula batterica Sono quasi tutte termolabili Sono quasi tutte termolabili I geni relativi possono essere sul cromosoma, su plasmidi o su profagi I geni relativi possono essere sul cromosoma, su plasmidi o su profagi Hanno attività biologiche specifiche Hanno attività biologiche specificheEndotossine Sono costituite dal lipopolisaccaride presente sulla membrana esterna dei batteri Gram- negativi Sono costituite dal lipopolisaccaride presente sulla membrana esterna dei batteri Gram- negativi Sono termostabili Sono termostabili I geni relativi sono sempre sul cromosoma I geni relativi sono sempre sul cromosoma Sono pirogene Sono pirogene

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28 Esotossine Sono proteine secrete dalla cellula batterica Hanno attività biologiche specifiche Sono quasi tutte termolabili I geni relativi possono essere sul cromosoma, ma più spesso su plasmidi o profagi

29 Kit per determinare la presenza di tossina di C. difficile nelle feci

30 Test di immuno- precipitazione Test di Elek-Frobisher per la ricerca della tossina difterica

31 Ricerca dellendotossina (LPS) mediante LAL-test Il Limulus Amoebocyte Lysate test ha sostituito la prova di pirogenicità nel coniglio (molto più sensibile)

32 Effetti dellendotossina Si lega a recettori specifici presenti su macrofagi e linfociti B stimolando la produzione delle citochine della risposta di fase acuta (IL-6, TNF) Febbre (effetto pirogeno) Leucopenia e poi leucocitosi (>12.000/mmc) Attivazione della via alternativa del complemento Ipotensione Ipoglicemia (occhio ai diabetici !!!) Formazione di petecchie Trombocitopenia Coagulazione intravasale disseminata Shock settico Morte

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