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BIOLOGIA LEZIONE N.5 slide N. 74 ORIGINE della VITA ORIGINE della VITA B ATTERIOLOGIA B ATTERIOLOGIA Prof. Fabrizio Carmignani IISS Mattei.

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1 BIOLOGIA LEZIONE N.5 slide N. 74 ORIGINE della VITA ORIGINE della VITA B ATTERIOLOGIA B ATTERIOLOGIA Prof. Fabrizio Carmignani IISS Mattei – Rosignano S. (LI) classe II ITI

2 INDICE: INDICE: 1.ORIGINE della VITA A.La Terra primordiale B.Evoluzione chimica C.Evoluzione biologica 2.BATTERIOLOGIA A.Classificazione e morfologia batterica B.Struttura cellula batterica C.La riproduzione batterica D.Modalità nutritive dei batteri E.Batteriologia sistematica F.Ruolo ecologico dei batteri

3 1. ORIGINE della VITA

4 A. La TERRA PRIMORDIALE

5 La storia biologica e quella geologica della Terra (età di 4,6 miliardi di anni circa) sono interconnesse La storia biologica e quella geologica della Terra (età di 4,6 miliardi di anni circa) sono interconnesse Circa 3 miliardi di anni fa la Terra era ricca di vulcani che eruttavano polveri e gas nellatmosfera e rocce fuse sul suolo Circa 3 miliardi di anni fa la Terra era ricca di vulcani che eruttavano polveri e gas nellatmosfera e rocce fuse sul suolo Le coste erano dominate da formazioni rocciose di colore verde chiaro che in realtà erano spessi agglomerati di batteri: le cosiddette STROMATOLITI La VITA ebbe inizio su una TERRA primordiale

6 Latmosfera primordiale probabilmente conteneva H 2 O, CO (monossido di carbonio), CO 2, N 2 (azoto), e forse anche CH 4 (metano) e NH 3 (ammoniaca) mentre lossigeno era scarso o assente Lattività vulcanica e le radiazioni ultraviolette dovevano essere molto intense STROMATOLITI

7 Formazioni stratificate (STROMATOLITI) fossili risalenti a 2,5 miliardi di anni fa segnano il momento in cui i batteri fotosintetici cominciarono a produrre l OSSIGENO che rese aerobica latmosfera

8 Principali eventi della storia della VITA sulla TERRA SCALA CRONOLOGICA in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è comparsa 4 secondi prima della mezzanotte PALEOZOICO MESOZOICO CENOZOICO SPECIE UMANA PIANTETERRESTRI ANIMALI EUCARIOTIUNICELLULARI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa Miliardi di anni fa ACCUMULO di OSSIGENO nellATMOSFERA PROCARIOTI EUCARIOTIPLURICELLULARI ESERCIZI 1.Quale è letà della terra? 2.Che cosa si intende per terra primordiale? 3.Che cosa sono le stromatoliti?

9 B. EVOLUZIONE CHIMICA

10 I più antichi procarioti (BATTERI) fossili sono datati 3,5 miliardi di anni, ma la vita potrebbe essersi originata a partire da materia non vivente anche 3,9 miliardi di anni fa La I tappa è stata quella di ottenere piccole molecole organiche, probabilmente grazie a reazioni innescate dallenergia dei fulmini o delle radiazioni ultraviolette nellatmosfera primordiale (vedi esperimento di MILLER) MATERIA NON VIVENTE MATERIA VIVENTE EVOLUZIONE CHIMICA EVOLUZIONE CHIMICA: prima tappa

11 MATERIA NON VIVENTE MATERIA VIVENTE (ORGANICA) EVOLUZIONECHIMICA PRIME CELLULE PROCARIOTICHE EVOLUZIONE BIOLOGICA BIOLOGICA PRIME CELLULE EUCARIOTICHE EUCARIOTICHE

12 Unatmosfera iniziale priva di OSSIGENO Nel 1953, Stanley MILLER mise a punto una serie di esperimenti per riprodurre latmosfera primordiale della Terra. Miller partì dallipotesi degli scienziati OPARIN e HALDANE, secondo la quale latmosfera primordiale era priva di ossigeno e quindi riducente Stanley MILLER Gli esperimenti per ricreare il «BRODO PRIMORDIALE» BRODO PRIMORDIALE Insieme di sostanze chimiche disciolte nelle acque dei mari (tranquille lagune) presenti sulla TERRA primordiale

13 Secondo lipotesi di OPARIN, latmosfera primitiva conteneva: METANO, AMMONIACA, IDROGENO, VAPORE ACQUEO METANO, AMMONIACA, IDROGENO, VAPORE ACQUEO Le reazioni chimiche tra queste sostanze avrebbero originato le prime molecole organiche, che sono le molecole basilari degli esseri viventi Le reazioni chimiche tra queste sostanze avrebbero originato le prime molecole organiche, che sono le molecole basilari degli esseri viventi Latmosfera riducente (senza ossigeno) avrebbe favorito la formazione di molecole complesse a partire da molecole più semplici Latmosfera riducente (senza ossigeno) avrebbe favorito la formazione di molecole complesse a partire da molecole più semplici Il «brodo primordiale» di OPARIN

14 Acqua raffreddata contenente COMPOSTI ORGANICI Flusso dacqua fredda CONDENSATORE CAMPIONE PER LANALISI CHIMICA H 2 O «MARE» VAPORE ACQUEO «ATMOSFERA» ELETTRODO CH 4 NH 3 H2H2H2H2 Esperimento di MILLER (1953) Simulazioni delle condizioni primordiali in laboratorio hanno prodotto amminoacidi, zuccheri, lipidi, basi azotate presenti nei nucleotidi (mattoni) del DNA e dellRNA e perfino ATP (adenosintrifosfato), molecola contenente energia. Tutte queste sostanze sono tipiche degli esseri viventi ESPERIMENTO di Stanley MILLER

15 Oggi, la maggior parte degli scienziati ritiene che la composizione dellatmosfera primordiale doveva essere diversa da quella presunta da Miller. Oggi, la maggior parte degli scienziati ritiene che la composizione dellatmosfera primordiale doveva essere diversa da quella presunta da Miller. Viene ritenuto più probabile che i gas presenti nellatmosfera fossero soprattutto CO, CO 2, N 2 (prodotti da vulcani in eruzione), piuttosto che H 2, CH 4 e NH 3. Viene ritenuto più probabile che i gas presenti nellatmosfera fossero soprattutto CO, CO 2, N 2 (prodotti da vulcani in eruzione), piuttosto che H 2, CH 4 e NH 3. Alcuni studiosi ritengono inoltre più probabile che la vita si sia originata a livello di vulcani sommersi o sorgenti sottomarine idrotermali Alcuni studiosi ritengono inoltre più probabile che la vita si sia originata a livello di vulcani sommersi o sorgenti sottomarine idrotermali DNA – acido desossiribonucleico RNA – acido ribonucleico ACIDI NUCLEICI molecole basilari per la vita LE IPOTESI SUCCESSIVE

16 Principali eventi della storia della VITA sulla TERRA SCALA CRONOLOGICA in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è comparsa 4 secondi prima della mezzanotte PALEOZOICO MESOZOICO CENOZOICO SPECIE UMANA PIANTETERRESTRI ANIMALI EUCARIOTIUNICELLULARI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa Miliardi di anni fa ACCUMULO di OSSIGENO nellATMOSFERA PROCARIOTI EUCARIOTIPLURICELLULARI ESERCIZI 1.Quando si sono avute le prime forma di vita sulla terra? 2.Che cosa si intende per evoluzione chimica? 3.Descrivi lesperimento di Stanley Miller 4.Che cosa ottenne? 5.Quali ipotesi successive sono state fatte?

17 La II tappa più importante a livello chimico deve essere stata la polimerizzazione, cioè la formazione di grandi molecole come gli ACIDI NUCLEICI e le PROTEINE, a partire dai rispettivi monomeri, piccole molecole (mattoni): NUCLEOTIDI: mattoni degli ACIDI NUCLEICI AMMINOACIDI: mattoni delle PROTEINE Le piccole molecole organiche formarono grandi molecole (polimeri) su rocce calde (es. argille) dando origine a PROTEINE e ACIDI NUCLEICI, sostanze fondamentali degli esseri viventi EVOLUZIONE CHIMICA: seconda tappa

18 I POLIMERI sono composti naturali o sintetici a elevato peso molecolare (P.M.) costituiti da molecole di grandi dimensioni e per questo definite MACROMOLECOLE I polimeri derivano dalla unione, chiamata polimerizzazione, di molecole di piccole dimensioni e a basso peso molecolare, cioè i MONOMERI, che si concatenano tra di loro secondo lunghe sequenze e rappresentano le unità strutturali dei polimeri POLIMERI e MONOMERI UNIONE di TANTI MONOMERI UN POLIMERO

19 I POLIMERI si dividono in: 1.OMOPOLIMERI: formati da un solo tipo di monomero Es. il POLIETILENE che risulta dall'unione di numerose molecole di etilene 2.COPOLIMERI: formati dallunione di 2 o più tipi di monomero Es. il NAILON formato dall'unione di molecole di acido adipico e di esametilendiammina Sono POLIMERI importanti sostanze naturali come la cellulosa, le proteine, gli acidi nucleici, la gomma naturale, come pure materiali sintetici (artificiali) di fondamentale interesse tecnologico, come le materie plastiche (polietilene, PVC…)

20 Detto anche TWARON è una fibra sintetica polimerica che a parità di peso è 5 volte più resistente dell'acciaio Il Kevlar ha un grande resistenza al calore e si decompone a circa 500 °C senza fondere. Il Kevlar ha un grande resistenza al calore e si decompone a circa 500 °C senza fondere. Esempio di POLIMERO sintetico: KEVLAR MONOMERO Per le sue caratteristiche di resistenza, il kevlar viene utilizzato per la costruzione di giubbotti antiproiettile di attrezzature per gli sport estremi, di componenti per gli aeromobili. Il kevlar è stato inventato nel 1965, ed è attualmente un marchio di fabbrica della DuPont

21 A questo punto, dopo aver ottenuto le grandi molecole fondamentali degli esseri viventi, la III TAPPA dovrebbe essere stata quella che allinterno di queste molecole, alcune contenenti informazioni (ACIDI NUCLEICI), diventarono capaci di duplicarsi e trasmettere le informazioni alle cellule figlie. Le prime molecole in grado di DUPLICARSI potrebbero esser state molecole di RNA: acido RIBONUCLEICO che quindi ha rappresentato il primo materiale genetico. Uninformazione completa, scritta in un certo modo sulla molecola di RNA, prende il nome di GENE EVOLUZIONE CHIMICA: terza tappa

22 Il primo materiale genetico potrebbe essere stato costituito da RNA Unipotesi condivisa è che i primi GENI (sostanze che portano informazioni) fossero brevi filamenti di RNA in grado di duplicarsi, forse su superfici argillose G A G G C G G G C C C A A A A U U U U G CU A UG C A U U CGGU U UG C A U A UG C A 1 2 Formazione di semplici «GENI», costituiti da brevi polimeri di RNA Assemblaggio di una catena di RNA complementare ( primo passo della duplicazione del gene originale) MONOMERI (mattoni dellRNA) GENI PRIMITIVI: molecole di RNA che portavano informazioni Filamento ORIGINALE Filamento COMPLEMENTARE

23 La IV tappa probabilmente ha riguardato la formazione di membrane in grado di racchiudere questi aggregati di molecole in modo da ottenere così le prime CELLULE AUTODUPLICAZIONE DELLRNA IL DUPLICATO SERVE DA STAMPO PER FORMARE UNA PROTEINA RNA PROTEINA La più antica forma di cooperazione molecolare può aver coinvolto un modello primitivo di traduzione, in cui semplici geni a RNA venivano tradotti in PROTEINE senza lintervento di altre strutture La PROTEINA agisce come un primitivo enzima che favorisce la duplicazione dellRNA EVOLUZIONE CHIMICA: quarta tappa

24 Semplici membrane potrebbero aver protetto questi aggregati molecolari formati da RNA e PROTEINE, su cui la selezione naturale avrebbe agito favorendo un grado via via maggiore di cooperazione molecolare che avrebbe poi dato origine alle PRIME CELLULE PROCARIOTICHE LM 650 LM 650 RNA MEMBRANA PROTEINA PRIME CELLULE PROCARIOTICHE EVOLUZIONE BIOLOGICA

25 Con la formazione delle prime cellule primitive procariotiche, circa 3,5 miliardi di anni fa, inizia unaltra forma di evoluzione che porterà allo sviluppo, sul nostro pianeta, di un numero enorme di specie viventi, sino alla comparsa della specie umana Si tratta dell EVOLUZIONE BIOLOGICA

26 Principali eventi della storia della VITA sulla TERRA SCALA CRONOLOGICA in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è comparsa 4 secondi prima della mezzanotte PALEOZOICO MESOZOICO CENOZOICO SPECIE UMANA PIANTETERRESTRI ANIMALI EUCARIOTIUNICELLULARI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa Miliardi di anni fa ACCUMULO di OSSIGENO nellATMOSFERA PROCARIOTI EUCARIOTIPLURICELLULARI ESERCIZI 1.Che cosa è levoluzione biologica? 2.Indica la differenza tra polimero e monomero 3.In che modo potrebbero essersi formate le prime cellule procariotiche?

27 2.BATTERIOLOGIA

28 A. CLASSIFICAZIONE e MORFOLOGIA BATTERICA

29 I BATTERI sono organismi unicellulari procarioti, appartenenti al regno delle MONERE Questi PROCARIOTI sono presenti sulla Terra da alcuni miliardi di anni Probabilmente le prime forme di vita risalgono a circa 3,2 MLD di anni fa PROCARIOTI (UNICELLULARI) rappresentano le più antiche forme di vita e anche oggi restano gli organismi più numerosi e maggiormente diffusi sulla Terra: sono UBIQUITARI Colonizzata SEM 650 Colonizzata SEM 650 BATTERI presenti sulla punta di uno spillo

30 ARCHEBATTERI ed EUBATTERI rappresentano le 2 principali ramificazioni (DOMINI) nellevoluzione dei PROCARIOTI Costituiti da cellule prive di nucleo e di organuli, al loro interno, i procarioti presentano differenze strutturali così importanti da essere classificati in 2 diversi domini: 1. EUBACTERIA (EUBATTERI o semplicemente BATTERI) 2. ARCHAEBACTERIA (ARCHEBATTERI o ARCHEI)

31 Colonizzata SEM Colonizzata SEM 9000 Colonizzata SEM 3000 I BATTERI presentano una grande varietà di forme e quindi di morfologia: SFERICA SFERICA(cocchi) CILINDRICA CILINDRICA(bacilli) CILINDRICA RICURVA CILINDRICA RICURVA(vibrioni) SPIRALATA SPIRALATA (spirochete e spirilli) COCCHI BACILLI SPIROCHETE

32 MORFOLOGIA cellula BATTERICA

33 Caratteristiche strutturali specifiche permettono ai procarioti di vivere quasi ovunque Caratteristiche strutturali specifiche permettono ai procarioti di vivere quasi ovunque Infatti si dice che sono UBIQUITARI Tutti i PROCARIOTI (EUBATTERI e ARCHEI) presentano alcune caratteristiche strutturali che consentono loro di occupare una vastissima gamma di ambienti, anche i più estremi e da qui il termine: ESTREMOFILI cioè batteri che vivono nelle profondità marine (abissi), in ambienti molto freddi, in laghi salati, in sorgenti termali calde…ecc., dove organismi più complessi non possono vivere

34 Principali eventi della storia della VITA sulla TERRA SCALA CRONOLOGICA in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è comparsa 4 secondi prima della mezzanotte PALEOZOICO MESOZOICO CENOZOICO SPECIE UMANA PIANTETERRESTRI ANIMALI EUCARIOTIUNICELLULARI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa Miliardi di anni fa ACCUMULO di OSSIGENO nellATMOSFERA PROCARIOTI EUCARIOTIPLURICELLULARI ESERCIZI 1.Che cosa è la batteriologia? 2.Indica le varie forme (morfologia) della cellula batterica 3.Che cosa si in tende per estremofili?

35 B. STRUTTURA CELLULA BATTERICA

36 Cellula PROCARIOTICA (Batteri) dimensioni di POCHI MICRON RIVESTIMENTI ESTERNI

37 Staphylococcus aureus (forma a cocco) Escherichia coli (forma a bacillo)

38 LE STRUTTURE ESTERNE Una delle strutture più importanti che caratterizzano la cellula procariotica è rappresentata dalla PARETE CELLULARE rigida, che da la forma al batterio ed è costituita da una sostanza particolare: il PEPTIDOGLICANO o MUREINA Colonizzata TEM Colonizzata TEM CAPSULA PARETE RIVESTIMENTI ESTERNI: 1.CAPSULA 2.PARETE 3.MEMBRANA CELLULARE MEMBRANACELLULARE 1 2 3

39 Colonizzata TEM Colonizzata TEM PILI (FIMBRIE) funzione di ancoraggio I PILI o FIMBRIE sono appendici corte e sottili che permettono ai procarioti di attaccarsi gli uni agli altri, oppure alle rocce presenti nelle acque correnti, o ancora alle pareti interne dellintestino umano (STRUTTURE di ANCORAGGIO)

40 FLAGELLO MEMBRANAPLASMATICA PARETE CELLULARE CELLULARE Movimento rotatorio del flagello Colonizzata TEM LA MOBILITÀ Numerose specie di EUBATTERI e ARCHEBATTERI sono provvisti di FLAGELLI che consentono loro il movimento. Da questo punto di vista possiamo avere batteri: MONOTRICHI: 1 flagello PERITRICHI: tanti flagelli LOFOTRICHI: 2 ciuffi di flagelli Comunque ci sono batteri che non li hanno, come i COCCHI, e per questo sono detti ATRICHI

41 TEM TEM ENDOSPORA Alcuni EUBATTERI possono formare ENDOSPORE, cioè organi di resistenza, che permettono loro di sopravvivere a lungo in condizioni difficili, in uno stato di quiescenza. I BATTERI che producono SPORE sono detti BATTERI SPORIGENI 1.Batteri AEROBI sporigeni: Gen. BACILLUS Es. Bacillus anthracis 2. Batteri ANAEROBI sporigeni: Gen. CLOSTRIDIUM Es. Clostridium tetani Clostridium botulinum Clostridium botulinum

42 ORGANIZZAZIONE INTERNA Molti BATTERI sono provvisti di membrane specializzate per svolgere funzioni metaboliche Molti BATTERI sono provvisti di membrane specializzate per svolgere funzioni metaboliche. MEMBRANARESPIRATORIA MEMBRANAFOTOSINTETICA TEM TEM TEM 6000 TEM 6000 MEMBRANE INTERNE

43 Principali eventi della storia della VITA sulla TERRA SCALA CRONOLOGICA in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è comparsa 4 secondi prima della mezzanotte PALEOZOICO MESOZOICO CENOZOICO SPECIE UMANA PIANTETERRESTRI ANIMALI EUCARIOTIUNICELLULARI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa Miliardi di anni fa ACCUMULO di OSSIGENO nellATMOSFERA PROCARIOTI EUCARIOTIPLURICELLULARI ESERCIZI 1.Disegna una cellula batterica ed indica tutte le sue strutture 2.Che cosa sono le spore batteriche? 3.Quali sono i principali batteri che producono spore?

44 C. La RIPRODUZIONE BATTERICA

45 Uno dei motivi del grande successo dei BATTERI è la loro capacità di riprodursi rapidamente quando si trovano in un ambiente favorevole. La maggior parte dei BATTERI produce una nuova generazione nellarco di 1-3 ore, ma esistono specie che, in condizioni ottimali, possono riprodursi ogni 20 minuti La riproduzione è ASESSUATA (senza lintervento di 2 organismi, maschio e femmina) ed avviene per SCISSIONE BINARIA, cioè da una cellula se ne formano 2 La riproduzione è ASESSUATA (senza lintervento di 2 organismi, maschio e femmina) ed avviene per SCISSIONE BINARIA, cioè da una cellula se ne formano 2

46 RIPRODUZIONE ASESSUATA dei BATTERI SCISSIONE BINARIA DNA

47 BATTERI CRESCITA LOGARITMICA ARITHMETIC LOGARITHMIC

48 Principali eventi della storia della VITA sulla TERRA SCALA CRONOLOGICA in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è comparsa 4 secondi prima della mezzanotte PALEOZOICO MESOZOICO CENOZOICO SPECIE UMANA PIANTETERRESTRI ANIMALI EUCARIOTIUNICELLULARI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa Miliardi di anni fa ACCUMULO di OSSIGENO nellATMOSFERA PROCARIOTI EUCARIOTIPLURICELLULARI ESERCIZI 1.Che tipo di riproduzione hanno i batteri? 2.In condizioni ottimali quanto tempo impiegano per riprodursi?

49 D. MODALITÀ NUTRITIVE dei BATTERI

50 Nel loro complesso, i PROCARIOTI (Batteri) mostrano una varietà di modalità nutritive molto diversificate e maggiore di tutti gli EUCARIOTI messi insieme Si possono dividere in 2 grandi gruppi: 1.AUTOTROFI 2.ETEROTROFI (la maggior parte)

51 Sono quelli in grado di sintetizzare (produrre) le proprie sostanze organiche (complesse) a partire da sostanze semplici inorganiche Gli AUTOTROFI possono essere di 2 tipi: FOTOAUTOTROFI: ricavano energia dalla luce del sole e utilizzano la CO 2 come fonte di carbonio: fanno la FOTOSINTESI FOTOAUTOTROFI: ricavano energia dalla luce del sole e utilizzano la CO 2 come fonte di carbonio: fanno la FOTOSINTESI CHEMIOAUTOTROFI: ricavano energia dai prodotti chimici inorganici invece che dalla luce solare e utilizzano la CO 2 come fonte di carbonio CHEMIOAUTOTROFI: ricavano energia dai prodotti chimici inorganici invece che dalla luce solare e utilizzano la CO 2 come fonte di carbonio 1.AUTOTROFI

52 Non sono in grado di sintetizzare (produrre) le proprie sostanze organiche (complesse) a partire da sostanze semplici inorganiche e quindi le devono assumere dallambiente già formate Gli ETEROTROFI possono essere di 2 tipi: FOTOETEROTROFI: ricavano energia dalla luce solare ed il carbonio dalle sostanze organiche FOTOETEROTROFI: ricavano energia dalla luce solare ed il carbonio dalle sostanze organiche CHEMIOETEROTROFI: ricavano sia il carbonio sia lenergia dai composti organici (sono talmente eterogenei che qualsiasi molecola organica può rappresentare un alimento) CHEMIOETEROTROFI: ricavano sia il carbonio sia lenergia dai composti organici (sono talmente eterogenei che qualsiasi molecola organica può rappresentare un alimento) 2. ETEROTROFI

53 CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI IN BASE ALLE MODALITÀ NUTRITIVE

54 1) FONTE di ENERGIA 1a) LUCE SOLARE 1b) SOSTANZE CHIMICHE 2a)CARBONIO INORGANICO CO 2 PIANTEALGHE alcuni BATTERI Alcuni BATTERI (CHEMIOLITOTROFI) del suolo AUTOTROFI 2b)CARBONIO ORGANICO alcuni BATTERI ANIMALIPROTOZOI Alcuni BATTERI ETEROTROFI FOTOTROFI(FOTOSINTECI) CHEMIOTROFI (CHEMIOSINTETICI) FONTE di ENERGIA e di MATERIA (carbonio) degli esseri viventi 2) FONTE di CARBONIO

55 Colornzzata SEM Colornzzata SEM La cooperazione metabolica In alcuni procarioti la cooperazione ha luogo in colonie chiamate BIOFILM che rivestono le superfici. Quando la colonia è abbastanza grande si attiva la produzione di proteine che determinano ladesione delle cellule tra di loro e al substrato (oggetto dove si trovano) Terreno da batteriologia con crescita di colonie Capsula PETRI BIOFILM

56 Principali eventi della storia della VITA sulla TERRA SCALA CRONOLOGICA in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è comparsa 4 secondi prima della mezzanotte PALEOZOICO MESOZOICO CENOZOICO SPECIE UMANA PIANTETERRESTRI ANIMALI EUCARIOTIUNICELLULARI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa Miliardi di anni fa ACCUMULO di OSSIGENO nellATMOSFERA PROCARIOTI EUCARIOTIPLURICELLULARI ESERCIZI 1.Indica la differenza tra organismo eterotrofo e autotrofo 2.Quali fonti di energia possono usare i batteri? 3.Quali fonti di carbonio possono usare i batteri? 4.Disegna una tabella che indica le 4 combinazioni possibili come fonti di energia e di carbonio

57 E. BATTERIOLOGIA SISTEMATICA

58 La BATTERIOLOGIA SISTEMATICA è quella parte della batteriologia che classifica i batteri dividendoli inizialmente nei 2 DOMINI degli: 1.ARCHAEBACTERIA 2.EUBACTERIA 2. EUBACTERIA (EUBATTERI o semplicemente BATTERI) 1. ARCHAEBACTERIA (ARCHEBATTERI o ARCHEI)

59 Gli ARCHEI o ARCHEBATTERI sono comuni negli ambienti estremi, come fanghi non ossigenati, laghi salati, sorgenti calde, sorgenti marine idrotermali e il sistema digerente di certi animali. Sono numerosi e abbondanti anche nelle acque oceaniche. 1) Gli ARCHEBATTERI vivono in condizioni ambientali estreme e per questo sono detti anche ESTREMOFILI

60 SORGENTE CALDA

61 2) Gli EUBATTERI comprendono diversi gruppi di procarioti Il dominio EUBACTERIA si suddivide attualmente in 9 gruppi (5 dei quali sono considerati in realtà sotto-gruppi di un unico clado di batteri Gram-negativi chiamati PROTEOBATTERI) A) Dal PRIMO al QUINTO gruppo: PROTEOBATTERI Helicobacter pylori Salmonella typhi

62 PROTEOBACTERIA (proteobatteri) sono un gruppo importante e vasto di batteri Includono un'ampia gamma di agenti patogeni parassiti che causano malattie come: Escherichia coli (diarrea) Escherichia coli (diarrea) Salmonella typhi (tifo) Salmonella typhi (tifo) Vibrio cholerae (colera) Vibrio cholerae (colera) Helicobacter pylori (tumori stomaco) Helicobacter pylori (tumori stomaco) Altri sono liberi nell'ambiente e sono AZOTOFISSATORI Il gruppo è stato definito confrontando alcune molecole della loro cellula (RNA) ed è così chiamato per il dio greco Proteo (che è anche il nome di un genere di proteobatteri) in grado di cambiare forma a seconda delle varie situazioni ambientali Il gruppo è stato definito confrontando alcune molecole della loro cellula (RNA) ed è così chiamato per il dio greco Proteo (che è anche il nome di un genere di proteobatteri) in grado di cambiare forma a seconda delle varie situazioni ambientali

63 La colorazione di Gram è un esame di laboratorio microbiologico che permette di classificazione i batteri in gram-positivi (blù) e gram-negativi (rossi): quindi abbiamo batteri gram+ e gram- Fu messo a punto nel 1884 dal medico danese Hans Joachim Christian Gram, e mette in evidenza alcune proprietà fondamentali della parete cellulare dei batteri E la più importante colorazione batteriologica COLORAZIONE di GRAM Bacillus cereus (Gram +) Colore BLU (Gram +) Colore BLU Escherichia coli (Gram -) Colore ROSSO (Gram -) Colore ROSSO

64 B) SECONDO gruppo: (6°) è costituito dalle CLAMIDIE C)TERZO gruppo: (7°) è quello delle SPIROCHETE Inclusioni di Clamidya trachomatis PAP TEST : infezione da CLAMIDIA Treponema pallidum Agente eziologico della malattia venerea o a trasmissione sessuale denominata SIFILIDE

65 D) QUARTO gruppo: (8°) batteri GRAM-POSITIVI E) QUINTO gruppo: (9°) batteri fotosintetici che vivono solitari o formano colonie: CIANOBATTERI Colorized SEM 2,800 LM 650 CELLULEFOTOSINTETICHE CELLULE AZOTOFISSATRICI Colonizzata SEM Colonizzata SEM Staphylococcus aureus

66 BATTERI PATOGENI Alcuni batteri provocano delle malattie, cioè sono definiti PATOGENI I batteri patogeni provocano malattie a causa delle esotossine ed endotossine che producono TOSSINE = veleni dei batteri TULAREMIA Francisella tularensis ANTRACE o CARBONCHIO Bacillus anthracis

67 Carbonchio Avvelenamento da cibo Botulismo Cancrena gassosa Tetano Difterite Diarrea Broncopolmonite Morbo del legionario (LEGIONELLA) Lebbra Tubercolosi Salmonella Febbre tifoidea (TIFO) Gastroenterite da salmonella (SALMONELLOSI) Dissenteria bacillare gastroenterite Peste Tracoma uretrite cervicite congiuntivite Pertosse (tosse asinina) Brucellosi Meningite polmonite batterica Gonorrea malattia pelvica infiammatoria (PID) avvelenamento da tossine batteriche infezioni della pelle infezioni alle orecchie Faringite da streptococco febbre reumatica Scarlattina febbre della puerpera Listeriosi setticemia perinatale encefalite infezioni uterine Pneumonia Tifo epidemico malattia di Brill-Zinsser (diffusa dai pidocchi) Febbre esantematica delle Montagne Rocciose (diffusa dalle zecche) Tifo endemico (tifo murino, diffusa dalle mosche parassite dei ratti) Campilobatteriosi (diarrea batterica) Febbre da morso di ratto Sifilide Vibrione setticemia infezioni delle ferite e delle vie urinarie Colera epidemico MALATTIE BATTERICHE

68 Principali eventi della storia della VITA sulla TERRA SCALA CRONOLOGICA in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è comparsa 4 secondi prima della mezzanotte PALEOZOICO MESOZOICO CENOZOICO SPECIE UMANA PIANTETERRESTRI ANIMALI EUCARIOTIUNICELLULARI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa Miliardi di anni fa ACCUMULO di OSSIGENO nellATMOSFERA PROCARIOTI EUCARIOTIPLURICELLULARI ESERCIZI 1.Che cosa è la batteriologia sistematica? 2.Quali sono i 2 domini in cui si possono classificare i batteri? 3.Che cosa sono i proteobatteri? 4.Che cosa è la colorazione di Gram? 5.Che cosa sono le clamidie? e le spirochete 6.Che cosa sono i cianobatteri? 7.Cosa si intende per batteri patogeni e che cosa producono 8.Indica 5 malattie umane causate da batteri

69 F. RUOLO ECOLOGICO dei BATTERI

70 Il ruolo ecologico svolto dai batteri nei vari ecosistemi ambientali è fondamentale. Importante è anche la loro utilità nel risanamento ambientale AZOTOFISSATORI e DECOMPOSITORI CIANOBATTERI: sono azotofissatori, convertono cioè lazoto gassoso (N 2 ) dellatmosfera in composti azotati La DECOMPOSIZIONE è unaltra funzione fondamentale di alcuni procarioti, che sono in grado di demolire materiali organici per renderli utilizzabili, sotto forma di sostanze inorganiche, da altri organismi.

71 DEPURATORE BIOLOGICO: a fanghi attivi LIQUAMI DEFLUSSO Braccio rotante che spruzza il liquame Letto roccioso coperto di batteri e funghi aerobi LA DEPURAZIONE DELLE ACQUE BIOTECNOLOGIA Procarioti decompositori possono essere usati nella depurazione delle acque e dei liquami e nei disastri petroliferi o nella decontaminazione delle miniere di metallo in disuso

72 IL BIORISANAMENTO Il biorisanamento è un campo di applicazione che prevede luso di organismi per risolvere alcuni problemi ambientali Il biorisanamento è un campo di applicazione che prevede luso di organismi per risolvere alcuni problemi ambientali I batteri possono essere utilizzati per ripulire spiagge inquinate dal petrolio, oppure lacqua drenata dai siti minerari. I batteri possono essere utilizzati per ripulire spiagge inquinate dal petrolio, oppure lacqua drenata dai siti minerari. Tutte queste applicazioni rientrano nel vasto settore delle BIOTECNOLOGI E

73 Principali eventi della storia della VITA sulla TERRA SCALA CRONOLOGICA in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è comparsa 4 secondi prima della mezzanotte PALEOZOICO MESOZOICO CENOZOICO SPECIE UMANA PIANTETERRESTRI ANIMALI EUCARIOTIUNICELLULARI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa Miliardi di anni fa ACCUMULO di OSSIGENO nellATMOSFERA PROCARIOTI EUCARIOTIPLURICELLULARI ESERCIZI 1.Spiega perché i batteri svolgono anche un ruolo ecologico molto importante

74 FINE della lezione N. 4 BATTERIOLOGIA Grazie per lattenzione! E ricordatevi…! …Considerate la vostra semenza fatti non foste a viver come bruti ma per seguir virtute e canoscenza DANTE ALIGHIERI (Divina Commedia, INFERNO, canto XXVI, ) Prof. CARMIGNANI FABRIZIO


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