MICROBIOLOGIA

LA MICROBIOLOGIA E’ la scienza che studia gli esseri viventi microscopici:i microrganismi Ha per oggetto la forma, la struttura, la riproduzione, la fisiologia, il metabolismo e l’identificazione dei microrganismi.

Definizione Comprende lo studio della loro distribuzione in natura, delle relazioni tra loro e con gli altri esseri viventi, degli effetti benefici e dannosi che hanno sugli esseri umani, delle modificazioni fisiche e chimiche che provocano nel loro ambiente.

Microbiologia La microbiologia studia quegli organismi che sono talmente piccoli da non poter essere osservati ad occhio nudo, ma tramite l’utilizzo di un microscopio. Questa scienza si avvale di tecniche (sterilizzazione) e mezzi (terreni di coltura) utili per l’isolamento e la crescita dei microrganismi. La microbiologia è una disciplina molto vasta ed esercita una enorme influenza sugli altri campi della biologia.

Generazione spontanea o Biogenesi Aristotele (384-322 a.C.) pensava che gli animali potessero originarsi spontaneamente dalle piante e dal terreno. Fino al XVII secolo si pensava che gli organismi viventi potevano generarsi spontaneamente dalla materia in decomposizione.

Generazione spontanea o Biogenesi Francesco Redi (1626-1697) confutò la teoria della Biogenesi, conducendo esperimenti sulla carne in putrefazione. Il concetto di generazione spontanea persistette, tuttavia, per i microrganismi.

Antony van Leeuwenhoek (1632 - 1723)

Generazione spontanea o Biogenesi Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) nel 1676 scopre gli “animalcules” grazie al suo microscopio. John Needham (1713-1781) nel 1748 rese noti i risultati dei suoi esperimenti, condotti sul brodo di montone, a favore della teoria della Generazione spontanea.

Generazione spontanea o Biogenesi Spallanzani (1729-1799) introduce la pratica della sterilizzazione dei terreni e nel 1799 attacca la teoria della Biogenesi, perfezionando l’esperimento di Needham. Theodor Schwann (1810-1882) mise a punto l’esperimento dell’aria riscaldata per confutare la teoria della biogenesi e nel 1838-1839 introduce la teoria cellulare insieme a Schleiden.

1820

Generazione spontanea o Biogenesi Louis Pasteur (1822-1895) introduce l’uso dei recipienti con collo di cigno. John Tyndall (1820-1893) nel 1877 dimostra che la polvere può trasportare i germi. Fernand Cohn nel 1877 scopre le endospore termoresistenti. Robert Koch nel 1876 introduce il concetto di eziologia.

Louis Pasteur (1822 – 1895)

Robert Koch (1843 – 1910)

Postulati di Koch L’agente causale deve essere presente in tutti i casi della malattia di cui è ritenuto responsabile e deve essere invece assente negli individui sani. L’agente causale deve essere isolato dall’individuo affetto e, posto in coltura, deve dare origine ad una popolazione cellulare omogenea (una sola specie).

Postulati di Koch L’inoculo di una coltura pura dell’agente causale in individui sani deve dare luogo alla comparsa della malattia di cui si ritiene responsabile. L’agente causale deve essere re-isolato dall’individuo infettato sperimentalmente.

Renato Dulbecco (1914-2012)

Microrganismi Capaci di rapida moltiplicazione Presenti negli ambienti più diversi: suolo, acqua, aria, corpo umano, animali e piante. Esistono migliaia di specie diverse di microrganismi, molte delle quali, sono nocive, ma altre utili.

QUALI SONO I MICRORGANISMI? VIRUS MICETI BATTERI PROTOZOI

Ruolo dei microrganismi in natura e loro utilizzazione da parte dell’uomo Vengono utilizzati come modelli sperimentali per lo studio della genetica molecolare e della fisiologia cellulare. Vengono utilizzati per la produzione di sostanze utili all’uomo (sieri e vaccini, antibiotici, vitamine ed altre sostanze utili).

I microrganismi (batteri, miceti, protozoi) non sono sempre nocivi per uomini e animali ma spesso risultano fondamentali nei processi che determinano la vita della biosfera

MICRORGANISMI PRESENTI NELL’AMBIENTE

MICRORGANISMI PRESENTI negli animali e nelle piante

MICRORGANISMI PRESENTI NEL CORPO UMANO

Alcuni microrganismi sono direttamente responsabili del normale svolgimento della vita, intervenendo ad esempio nel ciclo dell’azoto……..

….e del carbonio

La lievitazione del pane e la fermentazione della birra e del vino avvengono ad opera di S.cerevisiae.

Preparazione della birra Vasche di fermentazione Riempimento dei barili

La produzione di prodotti caseari dipende dalla presenza di batteri presenti nel latte fermentazione lattica del lattosio per la produzione di formaggi e yogurt;

Produttori di sostanze importanti per la nostra vita, come la vitamina K

Alcuni funghi come Penicillum notatum sono produttori di antibiotici Alcuni impiegati come fonti per: produzione commerciale di antibiotici, farmaci, etc.

produrre sostanze importanti come l’insulina. In campo terapeutico ad es. Escherichia coli, manipolati geneticamente possono produrre sostanze importanti come l’insulina.

nell’inquinamento marino da petrolio attraverso studi di ingegneria Alcuni microrganismi rivestono un ruolo nella salvaguardia ambientale come ad es. nello smaltimento dei rifiuti e nell’inquinamento marino da petrolio attraverso studi di ingegneria genetica.

PETROLIO Alcanivorax Oleiphilus, Thalassolituus, e Oleispira.

Batteri patogeni Neisseria meningitidis Clostridium tetani Bacillus anthracis Salmonella del tifo Escherichia coli Vibrione del colera

Modalità di trasmissione degli agenti biologici

Classificazione del mondo biologico in Regni EUCARIOTI PROCARIOTI Piante Animali Batteri Protozoi Funghi

Mondo Microbico Protozoi Funghi Batteri Virus Prioni

Organismi unicellulari o pluricellulari Protozoi Eucarioti Organismi unicellulari o pluricellulari Dimensioni: 1-2μm di diametro 10 m di lunghezza

Definizione di miceti I miceti, o funghi, sono organismi: Eucarioti Aerobi o anaerobi facoltativi Immobili Eterotrofi Unicellulari (lieviti) o pluricellulari (muffe) A riproduzione sessuata o assessuata Con strutture filamentose e ramificate (IFE) Circondati da una parete cellulare contenente chitina, mannani e glucani

Morfologia delle cellule fungine

Histoplasma capsulatum Candida Aspergillus Histoplasma capsulatum

Virus

-Più di 40 generi di virus sono responsabili di malattie -Parassiti: richiedono una cellula ospite per la replicazione. -Diametro: 18-30nm. -Struttura: Acido nucleico (DNA o RNA) -Capside: involucro proteico che protegge l’acido nucleico e facilita l’attacco e la penetrazione del virus nella cellula ospite. -Pericapside: involucro proteico -Più di 40 generi di virus sono responsabili di malattie

STRUTTURA DEL BATTERIOFAGO

Ciclo litico del batteriofago

Prioni BSE (1996):Encefalopatia spongiforme bovina Struttura composta esclusivamente da proteine e priva di acidi nucleici. Responsabili di una serie di encefalopatie spongiformi degli animali (e dell’uomo).

Nel 1997 fu scoperto da un biochimico americano Stanley Prusiner il quale identificò il prione in una proteina idrofoba presente in diversi tipi di cellule, compresi i neuroni, indicato con la sigla PrPc. A sinistra la forma normale del prione (PrPc) A destra la forma alterata del prione (PrPsc)

Nello schema seguente è illustrato, in modo molto semplificato, il meccanismo di azione dei prioni (da Prusiner).         

PROCARIOTI