CURVA DI CRESCITA
La velocità di crescita dei microrganismi negli ambienti naturali è
molto più bassa e discontinua della velocità di crescita in
laboratorio
↓
per mancanza di condizioni chimico-fisiche ottimali
I cambiamenti dei parametri chimico-fisici (temperatura, pH,
pressione osmotica, esaurimento di nutrienti, ecc) rappresentano
fonte di stress
I microrganismi rispondono agli stress modificando l’attività dei
loro sistemi enzimatici e/o regolazione della trascrizione e
traduzione dei geni
↓
i microrganismi mantengono la vitalità e la capacità di crescere
In condizioni di stress particolarmente elevato si attiva un
programma di emergenza che permette alla cellula di entrare in uno
stato fisiologico altamente resistente di non-crescita
↓
si verificano modificazioni a livello di tutti gli apparati cellulari
Risposta dei microrganismi a variazioni ambientali e
disponibilità di nutrienti
La risposta a stress si sviluppa sia a livello
individualeche a livello di popolazione
A) Risposta individuale es.
Strategie di sopravvivenza in realazione alla disponibilità di nutrienti :
Batteri: 1- accumulo di prodotti di riserva
2- formazione di endospore
3- starvation
↓
-formazione di cellule mini o ultramicron
-evoluzione a forme dormienti
4-modificano i sistemi di trasporto
5-adottano bassi tassi di metabolismo
6-antagonismo: produzione di antibiotici da parte di
streptomiceti del suolo attivi su altri batteri
7-aumentata superficie della cellula
SPORIFICAZIONE
Spora:forma di resistenza che permette al batterio di sopravvivere in
condizioni ambientali sfavorevoli (scarsità di nutrienti e di umidità)
Circa 20 generi di batteri sono in grado di sporificare
↓
per lo più bacilli Gram positivi :
Bacillus
Clostridium
Desulfotomaculum
Thermoactinomyces
Sporosarcina (sono cocchi)
La spora si forma all'interno della cellula madre: ENDOSPORA
In preparati colorati la spora appare come un corpicciolo rifrangente e
incolore all'interno della cellula madre
Caratteristiche:
- assenza di attività metaboliche
- resistenza alle alte temperature, agli agenti chimici,
agli antibiotici, alle radiazioni ultraviolette e ionizzanti
La sporificazione avviene alla fine della fase esponenziale di sviluppo dei
batteri
Durante la sporificazione avviene:
- compaiono nuove entità enzimatiche e ne scompaiono altre
- non si ha replicazione del DNA
Endospora
Core o protoplasto contiene:
- DNA e ribosomi
-dipicolinato di calcio
-ridotta quantità di acqua (10-30%)
-proteine SASP (small and soluble spore protein):
1-legano il DNA
2-sono fonte di carbonio e di energia per la nuova cellula
vegetativa
Corteccia o cortex: strato di peptidoglicano con un numero
minore di legami crociati e quindi più lasso della cellula
vegetativa
Tunica: composta da uno o più strati proteici
Esosporio: composizione fosfolipidica simile a quella della
membrana citoplasmatica
Fattori responsabili della resistenza sporale
- Il grado di disidratazione del core aumenta la resistenza al calore, ad
alcune sostanze chimiche come il perossido di idrogeno (H2O2) e causa
la parziale inattivazione degli enzimi
-Le SASP proteggono il DNA dai potenziali danni causati dai raggi UV
e dal calore
-La corteccia è più resistente al lisozima
-La tunica è una barriera all'ingresso di sostanze chimiche (resistenza
ai disinfettanti e agli antibiotici)
Germinazione
In condizioni ambientali favorevoli (umidità e nutrienti) la spora
germina
starvation:
-formazione di cellule mini o ultramicron
-evoluzione a forme dormienti definite:
FORME VITALI NON COLTIVABILI
• Oltre alla scarsità di nutrienti anche altri stress ambientali come
basse temperature, variazioni di pH, concentrazioni subinibenti di
sostanze tossiche, ecc. possono indurre la formazione di VBNC
• Es. Vibrioni, Escherichia coli, Salmonelle, Shigelle,
Campylobacter.
• I batteri entrano in uno stato di quiescenza metabolica
• I batteri da bacilli diventano cocchi (da cui il termine “Forme
coccoidi”) e si riducono di dimensioni → possono attraversare i
filtri batteriologici
• I batteri patogeni mantengono i loro caratteri di virulenza
Risposta allo shock termico
Improvviso innalzamento della temperatura
↓
provoca l’espressione di proteine Hsp (heat shock proteins):
A- Chaperonine: assicurano il corretto ripiegamento dei
polipeptidi per il giusto assemblaggio nella cellula
B- Proteasi: degradano le proteine che hanno assunto struttura
errata
L’aumento della temperatura causa denaturazione delle proteine
che tendono ad aggregarsi
Le chaperonine legano le proteine denaturate che vengono
degradate dalle proteasi