INTRODUZIONE ALLA MICROBIOLOGIA

Il nostro mondo è popolato da creature invisibili, troppo piccole per poter essere osservate ad occhio nudo. Queste forme di vita sono definite microrganismi (o microbi) e possono essere osservate solo tramite l’uso di un microscopio

Microbiologia: DEFINIZIONE Microbiologia: scienza che studia i microrganismi e la loro attività Microrganismi: organismi che sono talmente piccoli da non poter essere osservati ad occhio nudo, ma solo tramite l’utilizzo di un microscopio Questa disciplina studia la forma, la struttura, la riproduzione, la fisiologia, il metabolismo dei microrganismi, la loro distribuzione in natura, le relazioni tra loro e gli altri esseri viventi, gli effetti benefici e dannosi che hanno sugli esseri umani, le modificazioni fisiche e chimiche che provocano nel loro ambiente

Che cosa sono i microrganismi? 1. Batteri 2. Alghe 3. Protozoi 4. Funghi 5. Virus Batteriologia Ficologia Protozoologia Micologia Virologia batteri virus protozoi funghi

Esistono due tipi fondamentalmente differenti di cellule Cellula procariote Cellula eucariote

Cellula procariote

Cellula eucariote

Dimensioni e forma delle cellule dei microrganismi MO Dimensioni (range) Tipo di cellula Virus 0.01-0.25µm Acellulari Batteri 0.1-10µm Procariote Funghi 2µm->1m Eucariote Protozoi 2-1000µm Alghe 1µm-several meters MO= microrganismo

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Il mondo dei microrganismi Organismi viventi Agenti infettivi (non viventi) Procarioti (unicellulari) eucarioti virus viroidi prioni Eubatteri Archaea Alghe Funghi Protozoi

A cosa associamo il termine “batteri”? Malattie Infezioni Epidemie Degradazione degli alimenti Ma…. Solo l’1% di tutti i batteri conosciuti causa malattie nell’uomo Solo il 4% di tutti i batteri conosciuti causa malattie nelle piante 95% di tutti i batteri sono NON PATOGENI

Alcuni benefici apportati dai MO 1) necessari per i cicli geochimici del suolo. Esempio: ciclo dell’azoto

Alcuni benefici apportati dai MO 2) Utilizzati per la produzione di vari tipi di bevande e alimenti (formaggio, yogurt, pane, birra, vino, aceto)

Fermentazione alcolica

3) I microrganismi producono antibiotici Alcuni benefici apportati dai MO (2) 3) I microrganismi producono antibiotici Penicillina Penicillium notatum 1928 Alexander Fleming

Alcuni benefici apportati dai MO (3) 4. Alcuni batteri sintetizzano sostanze di cui il nostro organismo ha bisogno Esempio: E. coli B vitamina - metabolismo Vitamin K - coagulazione Colon (intestine)

Alcuni benefici apportati dai MO (4) utilizzati come biomassa  produttori di farmaci e molecole per uso industriale

Storia della microbiologia In the field of observation, chance favors only prepared minds -----Louis Pasteur

The discovery of microorganisms The spontaneous generation conflict The recognition of microbial role in disease The discovery of microbial effects on organic and inorganic matter The development of microbiology in this century

Antony van Leeuwenhock (1632-1723) Delft, Holland La scoperta dei microrganismi Antony van Leeuwenhoek (1632-1723) nel 1676 scopre gli “animalcules” grazie al suo microscopio. Antony van Leeuwenhock (1632-1723) Delft, Holland

lente oggetto da osservare viti

Antony van Leeuwenhoek scrisse una serie di lettere alla Royal Society di Londra, in cui fornì delle descrizioni dettagliate dei microrganismi che osservò studiando campioni di acqua piovana e campioni di saliva Disegni che Leeuwenhoek utilizzò per descrivere gli “animalcules” osservati nei campioni di saliva "I then most always saw, with great wonder, that in the said matter there were many very little living animalcules, very prettily a-moving. The biggest sort. . . had a very strong and swift motion, and shot through the water (or spittle) like a pike does through the water. The second sort. . . oft-times spun round like a top. . . and these were far more in number." 26

Da dove originano i microrganismi? Teoria della generazione spontanea: la “vita” origina dalla “non-vita” (materia inanimata). Questa teoria era presente fin dai tempi di Aristotele (384-322 B.C.) 27

Louis Pasteur al lavoro nel suo laboratorio E’ considerato il padre della microbiologia Pasteur (1861) ha condotto esperimenti per confutare la teoria della generazione spontanea dei microrganismi teoria della biogenesi Pasteur (1881) sviluppò il vaccino control l’antrace Pastorizzazione Louis Pasteur al lavoro nel suo laboratorio

Fiasche “con collo di cigno” utilizzata negli esperimenti di Pasteur per confutare la teoria della generazione spontanea dei microrganismi e provare la teoria della Biogenesi

Conclusione: I microrganismi non si generano spontaneamente dalla materia inanimata o in decomposizione ma si generano attraverso la replicazione di altri microrganismi

Pastorizzazione (Pasteur, 1862) Pasteur dimostrò che la replicazione dei microrganismi nelle bevande come la birra, il vino e il latte, era responsabile della degradazione delle bevande stesse. Introdusse quindi un processo, che consentiva, attraverso il trattamento termico delle bevande, l’uccisione di gran parte dei microrganismi presenti. Il primo trattamento fu condotto da Pasteur e Claude Bernard il 20 aprile del 1862. Tale processo fu poi definito PASTORIZZAZIONE

La pastorizzazione oggi Pastorizzazione bassa: mantenere l'alimento a 60-65° C per 30 minuti, è usata principalmente per vino e birra. Pastorizzazione alta: 75-85 °C per 10-15 secondi, è usata prevalentemente per i prodotti a bassa acidità come il latte e derivati. la UHT invece è una sterilizzazione (140-145 °C per 8-5 secondi)

Dimostrazione della correlazione fra microrganismi e patologie Robert Koch (1843 – 1910) Dimostrazione della correlazione fra microrganismi e patologie Robert Koch nel suo laboratorio

Colture di microrganismi Koch ha utilizzato metodi di staining (colorazione) e terreni di crescita come l’agar in piastre definite Petri dish (dal nome del suo assistente Julius Richard Petri) per l’isolamento e l’identificazione di microrganismi Attraverso questi metodi, fu in grado di identificare nel 1882 l’agente eziologico della tubercolosi, il Mycobacterium Tubercolosis

I postulati di Koch (1)

I postulati di Koch (2) 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).

I postulati di Koch (3) 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.

Alexander Fleming (1881-1955) La scoperta della penicillina