LA CELLULA PROCARIOTICA
CARATTERISTICHE STRUTTURALI E FUNZIONALI
BATTERI:organismi unicellulari, talora riuniti in ammassi pluricellulari
DIMENSIONI: 0,5-1 x 0,5-14 μm
Esistono procarioti di dimensioni maggiori:
1985- Epulopiscium fishelsoni: 80 x 600 μm
1997: scoperto Thiomargarita nabimiensis di circa 1 mm
Nanobatteri: individuati nel 1988 come contaminanti
di colture cellulari
struttura a forma coccoide di circa 20-200 nm
FORMA
BATTERI SFERICI : COCCHI
A- DIPLOCOCCHI
B- STREPTOCOCCHI
C-STAFILOCOCCHI
D- TETRADI
BATTERI CILINDRICI:BACILLI ( DIPLOBACILLI,
STREPTOBACILLI, ECC.)
Possono assumere forme diverse: es. coccobacilli, bacilli fusiformi, ecc.
BATTERI INCURVATI:
- con una sola curvatura: VIBRIONI
BATTERI INCURVATI
- bastoncelli avvolti in spirali o eliche:
A- SPIRILLI: rigidi
B-SPIROCHETE: flessibili
Streptomiceti
NUCLEO (Nucleoide, Corpo cromatinico, Cromosoma batterico)
Molecola di DNA a struttura bicatenaria, in genere circolare.
Distesa in tutta la sua lunghezza la molecola raggiunge le
dimensioni di 1 mm.
Governa la trasmissione dei caratteri da una cellula alle
generazioni successive
PLASMIDI
I batteri possono veicolare nel loro citoplasma piccole porzioni di materiale
genetico extracromosomale
- sono da 1/20 a 1/100 della dimensione del cromosoma
- contengono relativamente pochi geni
- si replicano indipendentemente dal cromosoma
- si possono integrare nel cromosoma batterico ( EPISOMI)
- le informazioni che veicolano non sono essenziali per la sopravvivenza
della cellula
- conferiscono un vantaggio selettivo alle cellule che li possiedono
- possono essere perduti dal batterio
PLASMIDI
Portano diversi tipi di informazioni
A-Plasmidi coniugativi: mediano il processo di ricombinazione
genetica detto Coniugazione
B-Plasmidi di resistenza: mediano la resistenza a uno o più
antibiotici
C-Plasmidi produttori di batteriocine: mediano la produzione di
sostanze ad attività antibatterica attive
nei confronti di ceppi strettamente correlati.
Es. Plasmidi col di Escherichia coli
D-Plasmidi di virulenza: mediano per:
- fattori di adesione
- produzione di tossine
- Plasmide T di Agrobacterium tumefaciens
↓
induce tumori nelle piante
- produzione di tossina BT in Bacillus
thuringiensis nociva per gli insetti
E- Plasmidi metabolici
CITOPLASMA
Struttura fibrillare costituita per l'80% da acqua
Mancano mitocondri, reticolo endoplasmatico, apparato del Golgi,
cloroplasti
Sono presenti proteine analoghe a quelle del citoscheletro delle cellule
eucariotiche; intervengono nella divisione cellulare e contribuiscono alla
forma della cellula
Contiene i Ribosomi: particelle di RNA e proteine che intervengono nella
sintesi delle proteine
Può contenere inclusioni di natura organica e inorganica
↓
rappresentano in genere sostanze di riserva
INCLUSIONI
Amido e glicogeno: polimeri di unità di glucosio
riserva di carbonio e di energia
Cianoficina: riserva di azoto e di energia in molti cianobatteri
INCLUSIONI
Acido poli-beta-idrossibutirrico:sono depositi di natura lipidica
sono riserva di carbonio ed
energia
INCLUSIONI
Granuli di polifosfati o granuli di Volutina (da Spirillum volutans)
Sono sorgente di fosfati per la sintesi degli acidi nucleici e dei
fosfolipidi
Sono metacromatici
INCLUSIONI
Granuli di zolfo nei solfobatteri: riserva di zolfo ed energia
INCLUSIONI
Clorosomi: sede dell'apparato fotosintetico dei batteri verdi
INCLUSIONI
Carbossisomi: contengono enzimi che intervengono nella fissazione
dell'anidride carbonica (enzima carbossilasi)
INCLUSIONI
Vacuoli gassosi: tipici dei batteri planctonici (es. batteri rossi, verdi,
cianobatteri, archebatteri, ecc.)
Sono costituiti da proteine assemblate in modo da
formare un cilindro chiuso impermeabile all'acqua
e permeabile ai gas.
Servono per il galleggiamento
INCLUSIONI
Magnetosomi: Composti di particelle di magnetite (Fe3O4)
Rendono i batteri capaci di orientarsi nel campo
magnetico.
Presenti nei batteri acquatici anaerobi e
microaerofili
MEMBRANA CITOPLASMATICA
Viene anche chiamata membrana protoplasmatica o plasmatica,
membrana cellulare, membrana unitaria
Presenta il tipico aspetto trilaminare → Membrana unitaria
E' una struttura costante nelle varie specie batteriche
E' simile alla membrana degli eucarioti
Costituenti fondamentali della membrana citoplasmatica sono i
fosfolipidi e le proteine
Mesosomi: invaginazioni della membrana citoplasmatica evidenti nei
batteri Gram positivi.
Funzioni dei mesosomi:
- Partecipano alla formazione dei setti durante la divisione della cellula
- Secernono esoenzimi nei processi di fosforilazione ossidativa , nella
biosintesi della parete cellulare, nella divisione del materiale nucleare,
nella formazione della spora
Funzioni della membrana citoplasmatica
-Trattiene il contenuto del citoplasma
-E’ sede di meccanismi di trasporto
-E’ sede di sistemi specializzati per la secrezione di proteine
-E’ sede della produzione di energia
-E’ sede di enzimi che intervengono nella sintesi della parete
cellulare
-Interviene nel processo di divisione cellulare
-E’ sede di proteine sensore coinvolte nei processi di
trasduzione di segnale (es. chemiotassi)
PARETE CELLULARE
Componente fondamentale della parete cellulare
A- dei batteri: Peptidoglicano o Mucopeptide o Mureina
B- dei vegetali: Cellulosa, Pectina
C- dei miceti: Chitina, Cellulosa, Glucano
PEPTIDOGLICANO
PEPTIDOGLICANO
Parete cellulare dei batteri Gram positivi
Acidi teicoici: polimeri di alcoli polivalenti (glicerolo o ribitolo)
esterificati con acido fosforico
Acidi lipoteicoici: acidi teicoici legati alla porzione lipidica della
membrana citoplasmatica
Sono i principali antigeni dei batteri Gram positivi
Mettono a disposizione dell'involucro cellulare una elevata densità di
cariche regolarmente orientate le quali probabilmente influenzano il
passaggio di ioni attraverso gli strati più esterni della parete
Parete cellulare dei batteri Gram negativi
LIPOPOLISACCARIDE (Lps)
Nei batteri patogeni si identifica con l'endotossina
E' costituito da:
LIPIDE A: potere tossico
NUCLEO POLISACCARIDICO: antigene somatico O
La membrana esterna presenta cariche negative che contrastano la
fagocitosi
La membrana esterna ostacola la penetrazione di agenti tossici come il
lisozima e numerosi antibiotici (es. Penicillina)
Nello spazio periplasmico sono presenti enzimi ad attività degradativa
Funzioni della parete cellulare:
- E' responsabile della forma della cellula
- Impedisce la lisi osmotica in ambiente ipotonico
GLICOCALICE
Materiale di natura prevalentemente polisaccaridica deposto sulla
superficie della cellula
A-CAPSULA: strato rigido organizzato come una fitta matrice che non
permette il passaggio di particelle
B-STRATO MUCOSO: materiale lasso
Funzioni:
-adesione alle superfici
-protezione da fattori antibatterici (batteriofagi, lisozima, batteriocine,
antibiotici, ecc.)
-protezione dalla fagocitosi
-protezione dall'essiccamento
S-Layer o Strato S
Di natura proteica
Funzioni:
-Protegge dalle fluttuazioni ioniche e di pH
-Protegge dallo stress osmotico
-Protegge dall’azione enzimatica o dal batterio predatore
Bdellovibrio e dai batteriofagi
-Favorisce l’adesione dei batteri alle superfici
-Sembra proteggere alcuni batteri patogeni dalle difese
dell’ospite
APPENDICI
FIMBRIE: - di natura proteica
- non nota con certezza la loro funzione
- buona evidenza che siano importanti per l'adesione ai
tessuti animali e per la formazione dei biofilm sulle
superfici
PILI:
- simili alle fimbrie, ma sono più lunghi e presenti in una o
più copie
- coinvolti nei processi di adesione ai tessuti animali e nel
processo di coniugazione
FLAGELLI: sono organi di locomozione
Sono costituiti da una proteina detta Flagellina dotata di potere
antigenico
Tranne qualche eccezione sono una caratteristica esclusiva dei bacilli
In base al punto di impianto i batteri distinguono in:
1-MONOTRICHI
2- LOFOTRICHI
3- PERITRICHI
FLAGELLI
FILAMENTI ASSIALI: -presenti nelle spirochete
- prendono origine dai poli della cellula
batterica e sono localizzati tra la membrana
esterna e il peptidoglicano
PIGMENTI
Sono sostanze colorate prodotte dai batteri chemiotrofi
Composizione: carotenoidi, coloranti fenazinici, pirrolici, azochinoni,
antociani, ecc.
es. Carotenoidi: hanno funzione protettiva nei confronti della luce
Pigmenti giallo-verde fluorescenti (es. Pseudomonas fluorescens)
↓
funzionano da siderofori: trasportano il ferro dentro la cellula