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METABOLISMO (trasformazioni biochimiche)
ESIGENZE NUTRIZIONALI DI BASE: C, N, H2O, ioni (Fe), fonti di C: - autotrofi: utilizzo C inorganico CO2 come unica fonte di C - eterotrofi: utilizzo composti organici preformati (batteri patogeni) - auxotrofi: esigenze specifiche ENERGIA: (utilizzo legami alto livello energia: ATP ADP): - fotosintetici (luce) - chemiosintetici (chimica): a) litotrofi b) organotrofi (patogeni)
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METABOLISMO (trasformazioni biochimiche)
SINTESI MACROMOLECOLE BATTERICHE DNA: cromosoma- (plasmidi); replicazione semiconservativa; DNA-polimerasi e topoisomerasi (II=girasi). RNA: mRNA, rRNA, tRNA, RNA-polimerasi, RNA-messaggeri policistronici, sintesi nel citoplasma e legame ai ribosomi polisomi. Proteine: meccanismi di controllo per sintesi proteine necessarie: - enzimi di costituzione - enzimi inducibili o di adattamento Peptidoglicano: sintesi precursori iniziali in citoplasma trasporto attraverso membrana citoplasmatica inserimento nella parete cellulare
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Riproduzione batterica: scissione semplice
- duplicazione cromosoma, - 2 nuovi cromosomi ancorati separatamente alla membrana (zona specializzata) - accrescimento membrane batteriche - allungamento cellula batterica nella zona centrale - allontanamento dei 2 cromosomi - approfondimento centripeto del setto (membrana e poi parete cellulare) - separazione 2 cellule figlie
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Fattori ambientali favorenti la vita e la moltiplicazione batterica
temperatura: mesofili (patogeni), optimum 37°C (20-45°) termofili (45-75°), psicrofili (15-20°); pressione osmotica: - in soluzioni ipertoniche → plasmolisi (perdita H2O, raggrinzimento membrana) - in soluzioni ipotoniche: scoppio cellula, protoplasti e sferoplasti - concentrazione di sali : NaCl 0,85% alofili 7-8% - pH: patogeni neutrofili 6-8 (4-9) - umidità - O2: aerobi, anaerobi
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Coltivazione batteri terreni o mezzi di coltura :
liquidi, brodo (0,5% peptoni, 0,3% estratto carne, NaCl, tampone fosfato pH~7) solidi (+ agar 1,5%) complessi o arricchiti selettivi per isolamento differenziali o indicatori - sterilità; - temperatura incubazione (36-37°C); - O2 aerobi ; + CO2; N anaerobi.
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Tipi di terreno Terreni comuni (agar comune)
Terreni arricchiti (agar sangue, agar cioccolato) Terreni selettivi (con antisettici o antibiotici) Terreni differenziali (permettono di evidenziare particolari caratteristiche metaboliche)
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Terreni differenziali
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Terreni differenziali
TEST DELLA CASEASI E. coli (lattosio +) e S. enteritidis (lattosio -) su terreno di Hektoen
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Staphylococcus aureus ed epidermidis su MSA
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Terreni liquidi (brodi)
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Caratteristiche metaboliche
Batteri aerobi: crescono in presenza di ossigeno Batteri anaerobi: muoiono in presenza di ossigeno Batteri microaerofili: crescono meglio con poco ossigeno e il 5% di CO2
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Curva di crescita batterica
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SPORE Bacillus - Clostridium STRUTTURA
caratteri funzionali: - poca H2O (libera) - attività enzimatiche scarse o assenti - consumo O2 scarso o assente - assenza di sintesi macromolecolari - resistenza a penetrazione di sostanze (impermeabilità, proteine solforate, coat) - resistenza al calore (dipicolinato Ca, cortex) - presenza di antigeni = forma vegetativa + antigeni letargo metabolico termoresistenza Differenziamento: adattamento a seguito di esaurimento nutrienti o accumulo di cataboliti
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La resistenza delle spore è dovuta:
alla presenza di una parete esterna (tunica) particolarmente spessa e impermeabile alla mancanza di acqua libera alla presenza di acido dipicolinico che stabilizzando i ponti disolfuro impedisce la denaturazione delle proteine
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Batteri sporigeni Clostridi (anaerobi)
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Bacillus anthracis (aerobio)
Batteri sporigeni Bacillus anthracis (aerobio)
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Sporulazione: Differenziamento dalla cellula batterica in fase vegetativa alla spora: ore
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Germinazione: spora cellula batterica (fase vegetativa): 1-2 ore
- condizioni ambientali favorevoli - terreno colturale nuovo
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Fattori di virulenza batterica: capacità di moltiplicazione in vivo
ADESIVITA’: - adesine (fimbrie,...); SOPRAVVIVENZA: - fattori antifagocitari (capsula,proteine) sostanze solubili, enzimi (coagulasi, proteasi,...) DIFFUSIONE: - enzimi (ialuronidasi, emolisine,...), plasmidi virulenza (tossine), invasività
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PRODUZIONE TOSSINE: - tossiche per ospite, - specifiche,
- (plasmidi, fagi temperati) # esotossine: proteine: - Gram-positivi, tetanica, botulinica - enterotossine # endotossine: LPS Gram-negativi, effetto pirogeno (LAL test) shock settico, ipotensione attivazione macrofagi CID, iperglicemia, aborto, necrosi tumorale,….
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Tossine batteriche Esotossine Endotossine
Sono proteine secrete dalla cellula batterica Sono quasi tutte termolabili I geni relativi possono essere sul cromosoma, su plasmidi o su profagi Hanno attività biologiche specifiche Endotossine Sono costituite dal lipopolisaccaride presente sulla membrana esterna dei batteri Gram-negativi Sono termostabili I geni relativi sono sempre sul cromosoma Sono pirogene
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Esotossine Sono proteine secrete dalla cellula batterica
Hanno attività biologiche specifiche Sono quasi tutte termolabili I geni relativi possono essere sul cromosoma, ma più spesso su plasmidi o profagi
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Kit per determinare la presenza di tossina di C. difficile nelle feci
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Test di immuno- precipitazione
Test di Elek-Frobisher per la ricerca della tossina difterica
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Ricerca dell’endotossina (LPS) mediante LAL-test
Il Limulus Amoebocyte Lysate test ha sostituito la prova di pirogenicità nel coniglio (molto più sensibile)
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Effetti dell’endotossina
Si lega a recettori specifici presenti su macrofagi e linfociti B stimolando la produzione delle citochine della risposta di fase acuta (IL-6, TNF) Febbre (effetto pirogeno) Leucopenia e poi leucocitosi (>12.000/mmc) Attivazione della via alternativa del complemento Ipotensione Ipoglicemia (occhio ai diabetici !!!) Formazione di petecchie Trombocitopenia Coagulazione intravasale disseminata Shock settico Morte
