I PROCARIOTI I batteri sono stati osservati per la prima volta dall’olandese Antonie van Leeuwenhoek alla fine del 1600 Sono diffusi in tutti gli ambienti della biosfera e vivono liberi o associati ad altri organismi Si suddividono in due domini (Woese 1977): Archea (archeabatteri o archeobatteri) e Bacteria (eubatteri)

Rispetto alle cellule Eucariotiche presentano le seguenti differenze: Dimensioni minori: spessore 0,2-1,2 μm, lunghezza 1-10 μm Assenza di nucleo circondato da membrana. Limitato sviluppo di membrane interne mancanza di tutti gli organuli membranosi (nel citosol di una cellula procariotica sono presenti i ribosomi,organuli non membranosi formati da RNA e proteine)

Attorno alla cellula procariotica si trova la PARETE CELLULARE, una struttura rigida e robusta che ne determina la forma e la protegge dalle sollecitazioni meccaniche e dalla lisi osmotica.

Parete cellulare dei Batteri Gram+ spazio periplasmatico con periplasma

spazio periplasmatico Parete cellulare dei Batteri Gram- spazio periplasmatico con periplasma

Parete cellulare dei Batteri Gram+

Parete cellulare dei Batteri Gram-

Che cosa sono gli acidi teicoici? Gli ACIDI TEICOICI sono polimeri presenti nella parete dei Batteri gram+ Che cosa sono gli acidi teicoici? •Sono caratteristici dei batteri Gram-positivi (Il loro ruolo nella cellula non è del tutto chiaro ) •Sono polimeri del glicerolo o del ribitolo (acidi glicerol-teicoici o ribitol-teicoici) uniti da gruppi fosfato • All’alcol (glicerolo o ribitolo) sono legati diversi aminoacidi •Sono legati covalentemente al peptidoglicano •A volte sono legati ai lipidi di membrana (formando in questo caso gli acidi lipo-teicoici) •Contribuiscono alla stabilità della parete Vedi slides successive

Gli acidi teicoici sono polimeri formati da catene di ribitolo o glicerolo unite da legami fosfodiesterici, cui si legano aminoacidi come la D-alanina e zuccheri come il glucosio RIBITOL FOSFATO LEGAME FOSFO-DIESTERE ribitolo GLICEROL FOSFATO glicerolo

Gli acidi lipoteicoici attraversano lo strato di peptidoglicano e si Gli acidi teicoici di parete sono legati covalentemente al gruppo 6-ossidrile dell’acido muramico Gli acidi lipoteicoici attraversano lo strato di peptidoglicano e si legano ai fosfolipidi della membrana plasmatica. Si ritiene che nel periplasma agiscano le proteine di membrana che digeriscono le molecole nutritive prima di essere introdotte nella cellula PERIPLASMA

Sono Gram+ importanti generi batterici quali: Staphylococcus, Streptococcus, Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Corynebacterium, ecc. Anche i Micobatteri Sono Gram+ (essi comprendono batteri patogeni, come il batterio della tubercolosi e quello della lebbra). I Micobatteri contengono nella parete degli acidi grassi ramificati a lunga catena, gli acidi micolici, legati attraverso un carboidrato al peptidoglicano. La presenza di questi composti rende difficile la colorazione di Gram, deve essere usata quindi una colorazione particolare: colorazione di Ziehl-Neelsen

Il lipopolisaccaride di parete (LPS) nei batteri G– L’LPS è una molecola composta, presente solo nelle cellule procariotiche. È composto da 3 parti: il LIPIDE A, il CORE e l’ANTIGENE O

Le molecole di LPS hanno diverse funzioni: favorire l’adesione a superfici, costituire una barriera all’ingresso di sostanze tossiche come antibiotici e sali biliari. Nei Gram – patogeni il polisaccaride O ha funzione di antigene, mentre il lipide A ha azione tossica (endotossina)

Lipopolisaccaride (LPS): scoperto più di 100 anni fa come endotossina (tossina associata albatterio) termostabile in contrasto a più note esotossine termolabili. la porzione lipidica dell’LPS è la tossina che ha effetto pirogenico e infiammatorio nei mammiferi. Quando viene rilasciata si lega a recettori cellulari eucariotici presenti nei monociti e nei macrofagi e induce la secrezione di citochine infiammatorie

La membrana esterna è parzialmente permeabile a piccole molecole grazie alla presenza di proteine transmembranali, dette porine. Le porine possono essere aspecifiche: formano canali acquosi attraverso i quali possono passare piccole molecole di ogni tipo specifiche hanno uno specifico sito di legame per una o più sostanze La membrana esterna è impermeabile a enzimi e a molecole di grandi dimensioni (es. sali biliari) Il suo compito sarebbe quello di impedire che alcuni enzimi localizzati nello spazio periplasmatico diffondano al di fuori della cellula. Gli enzimi contenuti sono enzimi idrolitici (degradano le molecole nutritive), proteine di legame (innescano i processi di trasporto) e i chemiorecettori . Sono Gram- i generi Pseudomonas, Neisseria, Escherichia, Salmonella, ecc.

Colorazione di Gram e struttura della parete Nella colorazione di Gram un complesso insolubile di cristalvioletto-iodio si forma all’interno della cellula. Nei Gram + la parete costituita da numerosi strati di peptidoglicano si disidrata in presenza dell’alcol e la porosità diminuisce, impedendo al complesso cristalvioletto-iodio di uscire Nei Gram – l’alcol scioglie i lipidi della membrana esterna aumentando la porosità delle pareti e permettendo l’estrazione del complesso cristalvioletto-iodio; una volta decolorati possono essere colorati con la safranina

Negli Archea le pareti cellulari sono prive di peptidoglicano e sono caratterizzate da una composizione chimica estremamente eterogenea. Alcuni Archea posseggono una pseudomureina, simile al peptidoglicano

Membrana cellulare Doppio strato di fosfolipidi nel quale sono immerse le proteine di membrana. Le proteine hanno superfici altamente idrofobiche nelle zone di attraversamento della membrana e superfici idrofiliche a contatto con l’ambiente e con il citoplasma. La struttura della membrana è stabilizzata da cationi (Mg2+ e Ca2+) che interagiscono con le cariche negative dei fosfolipidi

La principale differenza tra la membrana plasmatica degli eucarioti e quella dei procarioti è che nei primi sono presenti gli steroli (es. colesterolo e fitosteroli), mentre la maggior parte dei batteri presenta molecole simili chiamate opanoidi. In molti batteri, soprattutto Gram+, la membrana plasmatica presenta delle invaginazioni, chiamate mesosomi, che sono collegate con le attività di divisione cellulare, respirazione,fotosintesi e secrezione

Negli Archea i lipidi di membrana sono costituiti da idrocarburi a catena ramificata uniti con legame eterico al glicerolo Talvolta catene contrapposte si possono unire a formare un tetraetere membrana monostratificata caratterizzata da una maggiore rigidità. Gli Archea che vivono a temperature elevate hanno membrane quasi completamente monostratificate perché fortemente stabili