Morfologia batterica, struttura e sintesi della parete cellulare

Strutture citoplasmatiche Struttura dei batteri L’80% è costituito di acqua Nel cytosol troviamo acidi nucleici (DNA nel nucleoide, RNA e plasmidi), enzimi, amminoacidi, carboidrati, lipidi, ioni organici e numerosi composti proteici che rappresentano le inclusioni citoplasmatiche

Il ribosoma batterico Ribosomi, presenti in circa 15.000, sono composti da due subunita’ che formano un complesso di 70S Proteine e RNA sono molto diversi da quelli dei ribosomi eucariotici Bersaglio dei farmaci anti-batterici

Struttura lipidica a doppio strato Steroli (colesterolo) assenti sostituiti da terpenoidi con la stessa funzione di stabilizzazione e compattamento La membrana cellulare Struttura lipidica a doppio strato

La membrana cellulare In mancanza di organuli, è sede del trasporto di elettroni e della fosforilazione ossidativa per la produzione di energia (no mitocondri). E’ sede di proteine di trasporto, pompe ioniche ed enzimi

Il MESOSOMA è una porzione della membrana citoplasmatica invaginata, punto di ancoraggio e duplicazione del DNA batterico

Parete cellulare di peptidoglicano circonda le membrane per proteggerle dall'ambiente ostile pressione osmotica temperature estreme condizioni di disidratazione fonti energetiche scarse o diverse

Gram positivi Gram negativi La parete cellulare si trova all'esterno della membrana cellulare. Conferisce rigidità, determina la forma. La parete cellulare o cell wall racchiude in un contenitore rigido la cellula batterica e la protegge dalla lisi osmotica

Colorazione di Gram da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller Microbiologia EDISES

Confronto tra la parete cellulare di batteri gram positivi (A) e gram negativi (B) peptidoglicano

Parete cellulare Gram +

Peptidoglicano Definto anche mucopeptide batterico o mureina e’ struttura rigida di catene glicaniche di NAM e NAG legate con legami trasversali medianti ponti tetrapeptidici NAM: Acido N-acetilmuramico NAG: N-acetilglucosamina Legame Beta (1-6) Legame Beta (1-4) scisso dal lisozima o muraminidasi prodotto dai granulociti, macrofagi e PMNL

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

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

Peptidoglycan monomers are synthesized in the cytosol of the bacterium where they attach to a membrane carrier molecule called bactoprenol. A group of bacterial enzymes called autolysins, located in the divisome, break the glycosidic bonds between the peptidoglycan monomers at the point of growth. 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. Finally, transpeptidase enzymes reform the peptide cross-links between the rows and layers of peptidoglycan to make the wall strong .

I batteri penicillino-resistenti modificano la struttura delle PBP 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, penicillin-binding protein). Le PBP sono bersagli per la penicillina e altri antiobitici beta-lattamici I batteri penicillino-resistenti modificano la struttura delle PBP

Vancomicina Interagisce con la D-alanina-D-alanina terminale delle catene laterali penta-peptidiche 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 gram- WEB PAGE FOR DR. KAISER'S MICROBIOLOGY COURSE (BIOL 230) THE COMMUNITY COLLEGE OF BALTIMORE COUNTY, CATONSVILLE CAMPUS. Copyright ｩ1995-2005 Gary E. Kaiser All Rights Reserved Updated: Feb. 27, 2006

Acidi tecoici e acidi lipoteicoici 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 Acidi tecoici e acidi lipoteicoici * ad es.: il polisaccaride A di S. aureus e il carboidrato D di Enterococcus faecalis

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

Parete cellulare Gram negativi Membrana Esterna struttura bilaminare, asimmetrica Parete cellulare Gram negativi

Porine: permettono la diffusione passiva di piccole molecole idrofile 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, beta-lattamasi, ialuronidasi, proteasi). Inoltre proteine di trasporto Porine: permettono la diffusione passiva di piccole molecole idrofile

Parete cellulare dei gram negativi LIPOPROTEINA DI BROWN: legame covalente tra il peptidoglicano e ancora la membrana esterna Parete cellulare dei gram negativi

Lipopolisaccaride (LPS) E’ presente solo nei batteri gram negativi: è l’ENDOTOSSINA, fattore di virulenza che caratterizza l’azione patogena dei gram negativi

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 Il lipide A, formato da un disaccaride di glucosammina fosforilata e acidi grassi. E' responsabile dell’azione tossica dell’LPS. Core: polisaccaride ramificato essenziale per la struttura del batterio

La parete cellulare dei Micobatteri: 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

Caratteristiche differenziali dei batteri gram positivi e gram negativi da P.R. Murray, K.S. Rosenthal, G.S. Kobayashi, M.A. Pfaller Microbiologia EDISES