BIOLOGIA LEZIONE N.5 slide N. 74 ORIGINE della VITA BATTERIOLOGIA classe II ITI Prof. Fabrizio Carmignani [email protected] IISS “Mattei” – Rosignano S. (LI) INDICE: 1. ORIGINE della VITA A. La Terra primordiale B. Evoluzione chimica C. Evoluzione biologica 2. BATTERIOLOGIA A. B. C. D. E. F. Classificazione e morfologia batterica Struttura cellula batterica La riproduzione batterica Modalità nutritive dei batteri Batteriologia sistematica Ruolo ecologico dei batteri 1. ORIGINE della VITA A. La TERRA PRIMORDIALE La VITA ebbe inizio su una TERRA primordiale La storia biologica e quella geologica della Terra (età di 4,6 miliardi di anni circa) sono interconnesse Circa 3 miliardi di anni fa la Terra era ricca di vulcani che eruttavano polveri e gas nell’atmosfera e rocce fuse sul suolo Le coste erano dominate da formazioni rocciose di colore verde chiaro che in realtà erano spessi agglomerati di batteri: le cosiddette STROMATOLITI L’atmosfera primordiale probabilmente conteneva H2O, CO (monossido di carbonio), CO2 , N2 (azoto) , e forse anche CH4 (metano) e NH3 (ammoniaca) mentre l’ossigeno era scarso o assente L’attività vulcanica e le radiazioni ultraviolette dovevano essere molto intense STROMATOLITI Formazioni stratificate (STROMATOLITI) fossili risalenti a 2,5 miliardi di anni fa segnano il momento in cui i batteri fotosintetici cominciarono a produrre l’OSSIGENO che rese aerobica l’atmosfera Principali eventi dellaESERCIZI storia della VITA sulla TERRA CENOZOICO 1. Quale è l’età della terra? SCALA 2. Che cosa si intende per terra primordiale? CRONOLOGICA 3. Che cosa sono le stromatoliti? PIANTE in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è “comparsa” 4 secondi prima della mezzanotte SPECIE UMANA TERRESTRI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa ANIMALI EUCARIOTI PLURICELLULARI 4 1 2 EUCARIOTI UNICELLULARI 3 PROCARIOTI ACCUMULO di OSSIGENO nell’ATMOSFERA B. EVOLUZIONE CHIMICA EVOLUZIONE CHIMICA: prima tappa I più antichi procarioti (BATTERI) fossili sono datati 3,5 miliardi di anni, ma la vita potrebbe essersi originata a partire da materia non vivente anche 3,9 miliardi di anni fa La I tappa è stata quella di ottenere piccole molecole organiche, probabilmente grazie a reazioni innescate dall’energia dei fulmini o delle radiazioni ultraviolette nell’atmosfera primordiale (vedi esperimento di MILLER) MATERIA NON VIVENTE MATERIA VIVENTE EVOLUZIONE CHIMICA MATERIA NON VIVENTE MATERIA VIVENTE (ORGANICA) PRIME CELLULE PROCARIOTICHE EVOLUZIONE BIOLOGICA PRIME CELLULE EUCARIOTICHE EVOLUZIONE CHIMICA Gli esperimenti per ricreare il «BRODO PRIMORDIALE» Un’atmosfera iniziale priva di OSSIGENO Nel 1953, Stanley MILLER mise a punto una serie di esperimenti per riprodurre l’atmosfera primordiale della Terra. Miller partì dall’ipotesi degli scienziati OPARIN e HALDANE, secondo la quale l’atmosfera primordiale era priva di ossigeno e quindi riducente “BRODO PRIMORDIALE” Insieme di sostanze chimiche disciolte nelle acque dei mari (tranquille lagune) presenti sulla TERRA primordiale Stanley MILLER Il «brodo primordiale» di OPARIN Secondo l’ipotesi di OPARIN, l’atmosfera primitiva conteneva: METANO, AMMONIACA, IDROGENO , VAPORE ACQUEO Le reazioni chimiche tra queste sostanze avrebbero originato le prime molecole organiche, che sono le molecole basilari degli esseri viventi L’atmosfera riducente (senza ossigeno) avrebbe favorito la formazione di molecole complesse a partire da molecole più semplici ESPERIMENTO di Stanley MILLER Simulazioni delle condizioni primordiali in laboratorio hanno prodotto amminoacidi, zuccheri, lipidi, basi azotate presenti nei nucleotidi (mattoni) del DNA e dell’RNA e perfino ATP (adenosintrifosfato), molecola contenente energia. Tutte queste sostanze sono tipiche degli esseri viventi VAPORE ACQUEO CH4 «ATMOSFERA» ELETTRODO CONDENSATORE Esperimento di MILLER (1953) Flusso d’acqua fredda Acqua raffreddata contenente COMPOSTI ORGANICI H 2O «MARE» CAMPIONE PER L’ANALISI CHIMICA LE IPOTESI SUCCESSIVE Oggi, la maggior parte degli scienziati ritiene che la composizione dell’atmosfera primordiale doveva essere diversa da quella presunta da Miller. Viene ritenuto più probabile che i gas presenti nell’atmosfera fossero soprattutto CO, CO2, N2 (prodotti da vulcani in eruzione), piuttosto che H2, CH4 e NH3. Alcuni studiosi ritengono inoltre più probabile che la vita si sia originata a livello di vulcani sommersi o sorgenti sottomarine idrotermali ACIDI NUCLEICI molecole basilari per la vita DNA – acido desossiribonucleico RNA – acido ribonucleico Principali eventi dellaESERCIZI storia della VITA sulla TERRA CENOZOICO 1. Quando si sono avute le prime forma di vita sulla terra? SCALA 2. Che cosa si intende per evoluzione chimica?SPECIE UMANA CRONOLOGICA 3. Descrivi l’esperimentoPIANTE di Stanley Miller in Che cui cosa collocare 4. ottenne? TERRESTRI Origine del sistema gliQuali antichissimi 5. ipotesi successive sono state fatte? ANIMALI solare e della Terra fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è “comparsa” 4 secondi prima della mezzanotte 4,6 MLD/anni fa EUCARIOTI PLURICELLULARI 4 1 2 EUCARIOTI UNICELLULARI 3 PROCARIOTI ACCUMULO di OSSIGENO nell’ATMOSFERA EVOLUZIONE CHIMICA: seconda tappa La II tappa più importante a livello chimico deve essere stata la polimerizzazione, cioè la formazione di grandi molecole come gli ACIDI NUCLEICI e le PROTEINE, a partire dai rispettivi monomeri, piccole molecole (mattoni): NUCLEOTIDI: “mattoni” degli ACIDI NUCLEICI AMMINOACIDI: “mattoni” delle PROTEINE Le piccole molecole organiche formarono grandi molecole (polimeri) su rocce calde (es. argille) dando origine a PROTEINE e ACIDI NUCLEICI, sostanze fondamentali degli esseri viventi POLIMERI e MONOMERI I POLIMERI sono composti naturali o sintetici a elevato peso molecolare (P.M.) costituiti da molecole di grandi dimensioni e per questo definite MACROMOLECOLE I polimeri derivano dalla unione, chiamata polimerizzazione , di molecole di piccole dimensioni e a basso peso molecolare , cioè i MONOMERI, che si concatenano tra di loro secondo lunghe sequenze e rappresentano le unità strutturali dei polimeri UNIONE di TANTI MONOMERI UN POLIMERO I POLIMERI si dividono in: 1. OMOPOLIMERI: formati da un solo tipo di monomero Es. il POLIETILENE che risulta dall'unione di numerose molecole di etilene 2. COPOLIMERI: formati dall’unione di 2 o più tipi di monomero Es. il NAILON formato dall'unione di molecole di acido adipico e di esametilendiammina Sono POLIMERI importanti sostanze naturali come la cellulosa, le proteine, gli acidi nucleici, la gomma naturale, come pure materiali sintetici (artificiali) di fondamentale interesse tecnologico, come le materie plastiche (polietilene, PVC…) Esempio di POLIMERO sintetico: KEVLAR Detto anche TWARON è una fibra sintetica polimerica che a parità di peso è 5 volte più resistente dell'acciaio Il Kevlar ha un grande resistenza al calore e si decompone a circa 500 °C senza fondere. MONOMERO Per le sue caratteristiche di resistenza, il kevlar viene utilizzato per la costruzione di giubbotti antiproiettile di attrezzature per gli sport estremi, di componenti per gli aeromobili. Il kevlar è stato inventato nel 1965, ed è attualmente un marchio di fabbrica della DuPont EVOLUZIONE CHIMICA: terza tappa A questo punto, dopo aver ottenuto le grandi molecole fondamentali degli esseri viventi, la III TAPPA dovrebbe essere stata quella che all’interno di queste molecole, alcune contenenti informazioni (ACIDI NUCLEICI), diventarono capaci di duplicarsi e trasmettere le informazioni alle cellule figlie. Le prime molecole in grado di DUPLICARSI potrebbero esser state molecole di RNA: acido RIBONUCLEICO che quindi ha rappresentato il primo materiale genetico. Un’informazione completa, scritta in un certo modo sulla molecola di RNA, prende il nome di GENE Il primo materiale genetico potrebbe essere stato costituito da RNA Un’ipotesi condivisa è che i primi GENI (sostanze che portano “informazioni”) fossero brevi filamenti di RNA in grado di duplicarsi, forse su superfici argillose A G A U U G G G C C C G C A G C A U A A U U A Filamento COMPLEMENTARE U G C A U G MONOMERI (“mattoni” dell’RNA) G G C U U U Formazione di semplici «GENI», costituiti da brevi polimeri di RNA 1 A C G U U C A G Filamento ORIGINALE U Assemblaggio di una 2 catena di RNA complementare ( primo passo della duplicazione del gene originale) GENI PRIMITIVI: molecole di RNA che portavano informazioni EVOLUZIONE CHIMICA: quarta tappa La IV tappa probabilmente ha riguardato la formazione di membrane in grado di racchiudere questi aggregati di molecole in modo da ottenere così le prime CELLULE AUTODUPLICAZIONE DELL’RNA La più antica forma di cooperazione molecolare può aver IL DUPLICATO SERVE DA STAMPO PER FORMARE UNA PROTEINA coinvolto un modello primitivo di traduzione, in cui semplici geni a RNA PROTEINA venivano tradotti in PROTEINE senza l’intervento di altre La PROTEINA agisce come un primitivo enzima che favorisce strutture la duplicazione dell’RNA RNA Semplici membrane potrebbero aver protetto questi aggregati molecolari formati da RNA e PROTEINE, su cui la selezione naturale avrebbe agito favorendo un grado via via maggiore di cooperazione molecolare che avrebbe poi dato origine alle PRIME CELLULE PROCARIOTICHE MEMBRANA LM 650 RNA PRIME CELLULE PROCARIOTICHE PROTEINA EVOLUZIONE BIOLOGICA Con la formazione delle prime cellule primitive procariotiche, circa 3,5 miliardi di anni fa, inizia un’altra forma di evoluzione che porterà allo sviluppo, sul nostro pianeta, di un numero enorme di specie viventi, sino alla comparsa della specie umana Si tratta dell’ EVOLUZIONE BIOLOGICA Principali eventi dellaESERCIZI storia della VITA sulla TERRA CENOZOICO 1. Che cosa è l’evoluzione biologica? SCALA 2. Indica la differenza tra polimero e monomero SPECIE UMANA CRONOLOGICA 3. In che modo potrebbero essersi formate le prime cellule PIANTE TERRESTRI in procariotiche? cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è “comparsa” 4 secondi prima della mezzanotte Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa ANIMALI EUCARIOTI PLURICELLULARI 4 1 2 EUCARIOTI UNICELLULARI 3 PROCARIOTI ACCUMULO di OSSIGENO nell’ATMOSFERA 2. BATTERIOLOGIA A. CLASSIFICAZIONE e MORFOLOGIA BATTERICA I BATTERI sono organismi unicellulari procarioti, appartenenti al regno delle MONERE Questi PROCARIOTI sono presenti sulla Terra da alcuni miliardi di anni PROCARIOTI (UNICELLULARI) rappresentano le più antiche forme di vita e anche oggi restano gli organismi più numerosi e maggiormente BATTERI presenti diffusi sulla Terra: sulla punta di uno spillo sono UBIQUITARI Colonizzata SEM 650 Probabilmente le prime forme di vita risalgono a circa 3,2 MLD di anni fa ARCHEBATTERI ed EUBATTERI rappresentano le 2 principali ramificazioni (DOMINI) nell’evoluzione dei PROCARIOTI Costituiti da cellule prive di nucleo e di organuli, al loro interno, i procarioti presentano differenze strutturali così importanti da essere classificati in 2 diversi domini: 1. EUBACTERIA (EUBATTERI o semplicemente BATTERI) 2. ARCHAEBACTERIA (ARCHEBATTERI o ARCHEI) I BATTERI presentano una grande varietà di forme e quindi di morfologia: SFERICA (cocchi) CILINDRICA (bacilli) CILINDRICA RICURVA SPIROCHETE Colonizzata SEM 3000 BACILLI Colonizzata SEM 9000 COCCHI Colonizzata SEM 12 000 (vibrioni) SPIRALATA (spirochete e spirilli) MORFOLOGIA cellula BATTERICA Caratteristiche strutturali specifiche permettono ai procarioti di vivere quasi ovunque Infatti si dice che sono UBIQUITARI Tutti i PROCARIOTI (EUBATTERI e ARCHEI) presentano alcune caratteristiche strutturali che consentono loro di occupare una vastissima gamma di ambienti, anche i più estremi e da qui il termine: ESTREMOFILI cioè batteri che vivono nelle profondità marine (abissi), in ambienti molto freddi, in laghi salati, in sorgenti termali calde…ecc., dove organismi più complessi non possono vivere Principali eventi dellaESERCIZI storia della VITA sulla TERRA CENOZOICO 1. Che cosa è la batteriologia? SCALA 2. Indica le varie forme (morfologia) della cellula batterica SPECIE UMANA CRONOLOGICA 3. Che cosa si in tende per estremofili? PIANTE in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è “comparsa” 4 secondi prima della mezzanotte TERRESTRI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa ANIMALI EUCARIOTI PLURICELLULARI 4 1 2 EUCARIOTI UNICELLULARI 3 PROCARIOTI ACCUMULO di OSSIGENO nell’ATMOSFERA B. STRUTTURA CELLULA BATTERICA Cellula PROCARIOTICA (Batteri) 2 3 1 1 - 2 - 3 RIVESTIMENTI ESTERNI dimensioni di POCHI MICRON Staphylococcus aureus (forma a cocco) Escherichia coli (forma a bacillo) LE STRUTTURE ESTERNE Una delle strutture più importanti che caratterizzano la cellula procariotica è rappresentata dalla PARETE CELLULARE rigida, che da la forma al batterio ed è costituita da una sostanza particolare: il PEPTIDOGLICANO o MUREINA RIVESTIMENTI ESTERNI: 1. CAPSULA 2. PARETE 3. MEMBRANA CELLULARE 1 CAPSULA CELLULARE Colonizzata TEM 70 000 2 PARETE 3 MEMBRANA I PILI o FIMBRIE sono appendici corte e sottili che permettono ai procarioti di attaccarsi gli uni agli altri, oppure alle rocce presenti nelle acque correnti, o ancora alle pareti interne dell’intestino umano PILI (FIMBRIE) funzione di ancoraggio Colonizzata TEM 16 000 (STRUTTURE di ANCORAGGIO) Numerose specie di EUBATTERI e ARCHEBATTERI sono provvisti di FLAGELLI che consentono loro il movimento. FLAGELLO Da questo punto di vista possiamo avere batteri: MONOTRICHI: 1 flagello PERITRICHI: tanti flagelli LOFOTRICHI: 2 ciuffi di flagelli Comunque ci sono batteri che non li hanno, come i COCCHI , e per questo sono detti ATRICHI Colonizzata TEM 14 000 LA MOBILITÀ MEMBRANA PLASMATICA PARETE CELLULARE Movimento rotatorio del flagello Alcuni EUBATTERI possono formare ENDOSPORE, cioè organi di resistenza, che permettono loro di sopravvivere a lungo in condizioni difficili, in uno stato di quiescenza. I BATTERI che producono SPORE sono detti BATTERI SPORIGENI 1. Batteri AEROBI sporigeni: Gen. BACILLUS ENDOSPORA Es. Bacillus anthracis Gen. CLOSTRIDIUM Es. Clostridium tetani Clostridium botulinum TEM 34 000 2. Batteri ANAEROBI sporigeni: ORGANIZZAZIONE INTERNA Molti BATTERI sono provvisti di membrane specializzate per svolgere funzioni metaboliche. MEMBRANE INTERNE MEMBRANA FOTOSINTETICA TEM 6000 TEM 45 000 MEMBRANA RESPIRATORIA Principali eventi dellaESERCIZI storia della VITA sulla TERRA CENOZOICO 1. Disegna una cellula batterica ed indica tutte le sue SCALA strutture SPECIE UMANA CRONOLOGICA 2. Che cosa sono le spore batteriche? PIANTE TERRESTRI in Quali cui collocare 3. sono i principali batteri che producono spore? gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è “comparsa” 4 secondi prima della mezzanotte Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa ANIMALI EUCARIOTI PLURICELLULARI 4 1 2 EUCARIOTI UNICELLULARI 3 PROCARIOTI ACCUMULO di OSSIGENO nell’ATMOSFERA C. La RIPRODUZIONE BATTERICA Uno dei motivi del grande successo dei BATTERI è la loro capacità di riprodursi rapidamente quando si trovano in un ambiente favorevole. La maggior parte dei BATTERI produce una nuova generazione nell’arco di 1-3 ore, ma esistono specie che, in condizioni ottimali, possono riprodursi ogni 20 minuti La riproduzione è ASESSUATA (senza l’intervento di 2 organismi, maschio e femmina) ed avviene per SCISSIONE BINARIA, cioè da una cellula se ne formano 2 DNA RIPRODUZIONE ASESSUATA dei BATTERI SCISSIONE BINARIA ARITHMETIC LOGARITHMIC BATTERI CRESCITA LOGARITMICA Principali eventi dellaESERCIZI storia della VITA sulla TERRA CENOZOICO 1. Che tipo di riproduzione hanno i batteri? SCALA 2. In condizioni ottimali quanto tempo impiegano per SPECIE UMANA CRONOLOGICA riprodursi? PIANTE in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è “comparsa” 4 secondi prima della mezzanotte TERRESTRI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa ANIMALI EUCARIOTI PLURICELLULARI 4 1 2 EUCARIOTI UNICELLULARI 3 PROCARIOTI ACCUMULO di OSSIGENO nell’ATMOSFERA D. MODALITÀ NUTRITIVE dei BATTERI Nel loro complesso, i PROCARIOTI (Batteri) mostrano una varietà di modalità nutritive molto diversificate e maggiore di tutti gli EUCARIOTI messi insieme Si possono dividere in 2 grandi gruppi: 1. AUTOTROFI 2. ETEROTROFI (la maggior parte) 1. AUTOTROFI Sono quelli in grado di sintetizzare (produrre) le proprie sostanze organiche (complesse) a partire da sostanze semplici inorganiche Gli AUTOTROFI possono essere di 2 tipi: FOTOAUTOTROFI: ricavano energia dalla luce del sole e utilizzano la CO2 come fonte di carbonio: fanno la FOTOSINTESI CHEMIOAUTOTROFI: ricavano energia dai prodotti chimici inorganici invece che dalla luce solare e utilizzano la CO2 come fonte di carbonio 2. ETEROTROFI Non sono in grado di sintetizzare (produrre) le proprie sostanze organiche (complesse) a partire da sostanze semplici inorganiche e quindi le devono assumere dall’ambiente già formate Gli ETEROTROFI possono essere di 2 tipi: FOTOETEROTROFI: ricavano energia dalla luce solare ed il carbonio dalle sostanze organiche CHEMIOETEROTROFI: ricavano sia il carbonio sia l’energia dai composti organici (sono talmente eterogenei che qualsiasi molecola organica può rappresentare un alimento) CLASSIFICAZIONE DEGLI ORGANISMI IN BASE ALLE MODALITÀ NUTRITIVE FONTE di ENERGIA e di MATERIA (carbonio) degli esseri viventi 1) FONTE di ENERGIA 1a) LUCE SOLARE 2) FONTE di CARBONIO 2a)CARBONIO INORGANICO CO2 2b)CARBONIO ORGANICO PIANTE ALGHE alcuni BATTERI 1b) SOSTANZE CHIMICHE Alcuni BATTERI (CHEMIOLITOTROFI) del suolo AUTOTROFI alcuni BATTERI ANIMALI PROTOZOI Alcuni BATTERI ETEROTROFI FOTOTROFI CHEMIOTROFI (FOTOSINTECI) (CHEMIOSINTETICI) La cooperazione metabolica In alcuni procarioti la cooperazione ha luogo in colonie chiamate BIOFILM che rivestono le superfici. Quando la colonia è abbastanza grande si attiva la produzione di proteine che determinano l’adesione delle cellule tra di loro e al substrato (“oggetto” dove si trovano) Terreno da batteriologia con crescita di colonie BIOFILM Colornzzata SEM 13 000 Capsula PETRI Principali eventi dellaESERCIZI storia della VITA sulla TERRA CENOZOICO 1. Indica la differenza tra organismo eterotrofo e SCALA autotrofo SPECIE UMANA CRONOLOGICA 2. Quali fonti di energia PIANTE possono usare i batteri? TERRESTRI in Quali cui collocare 3. fonti di carbonio possono usare i batteri? Origine del sistema gliDisegna antichissimi 4. una tabella che indica le 4 combinazioni ANIMALI solare e della Terra possibili fossilicome fonti di energia e di carbonio 4,6 MLD/anni fa Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è “comparsa” 4 secondi prima della mezzanotte EUCARIOTI PLURICELLULARI 4 1 2 EUCARIOTI UNICELLULARI 3 PROCARIOTI ACCUMULO di OSSIGENO nell’ATMOSFERA E. BATTERIOLOGIA SISTEMATICA La BATTERIOLOGIA SISTEMATICA è quella parte della batteriologia che classifica i batteri dividendoli inizialmente nei 2 DOMINI degli: 1. ARCHAEBACTERIA 2. EUBACTERIA 1. ARCHAEBACTERIA (ARCHEBATTERI o ARCHEI) 2. EUBACTERIA (EUBATTERI o semplicemente BATTERI) 1) Gli ARCHEBATTERI vivono in condizioni ambientali estreme e per questo sono detti anche “ESTREMOFILI” Gli ARCHEI o ARCHEBATTERI sono comuni negli ambienti estremi, come fanghi non ossigenati, laghi salati, sorgenti calde, sorgenti marine idrotermali e il sistema digerente di certi animali. Sono numerosi e abbondanti anche nelle acque oceaniche. SORGENTE CALDA 2) Gli EUBATTERI comprendono diversi gruppi di procarioti Il dominio EUBACTERIA si suddivide attualmente in 9 gruppi (5 dei quali sono considerati in realtà sotto-gruppi di un unico clado di batteri Gram-negativi chiamati PROTEOBATTERI) A) Dal PRIMO al QUINTO gruppo: PROTEOBATTERI Salmonella typhi Helicobacter pylori PROTEOBACTERIA (proteobatteri) sono un gruppo importante e vasto di batteri Includono un'ampia gamma di agenti patogeni parassiti che causano malattie come: Escherichia coli (diarrea) Salmonella typhi (tifo) Vibrio cholerae (colera) Helicobacter pylori (tumori stomaco) Altri sono liberi nell'ambiente e sono AZOTOFISSATORI Il gruppo è stato definito confrontando alcune molecole della loro cellula (RNA) ed è così chiamato per il dio greco Proteo (che è anche il nome di un genere di proteobatteri) in grado di cambiare forma a seconda delle varie situazioni ambientali COLORAZIONE di GRAM La colorazione di Gram è un esame di laboratorio microbiologico che permette di classificazione i batteri in gram-positivi (blù) e gram-negativi (rossi): quindi abbiamo batteri gram+ e gramFu messo a punto nel 1884 dal medico danese Hans Joachim Christian Gram, e mette in evidenza alcune proprietà fondamentali della parete cellulare dei batteri E’ la più importante colorazione batteriologica Bacillus cereus (Gram +) Colore BLU’ Escherichia coli (Gram -) Colore ROSSO B) SECONDO gruppo: (6°) è costituito dalle CLAMIDIE Inclusioni di Clamidya trachomatis PAP TEST : infezione da CLAMIDIA C)TERZO gruppo: (7°) è quello delle SPIROCHETE Treponema pallidum Agente eziologico della malattia venerea o a trasmissione sessuale denominata SIFILIDE D) QUARTO gruppo: (8°) batteri GRAM-POSITIVI Staphylococcus aureus CELLULE FOTOSINTETICHE LM 650 CELLULE AZOTOFISSATRICI Colorized SEM 2,800 Colonizzata SEM 28 000 E) QUINTO gruppo: (9°) batteri fotosintetici che vivono solitari o formano colonie: CIANOBATTERI BATTERI PATOGENI Alcuni batteri provocano delle malattie, cioè sono definiti PATOGENI I batteri patogeni provocano malattie a causa delle esotossine ed endotossine che producono TOSSINE = veleni dei batteri TULAREMIA Francisella tularensis ANTRACE o CARBONCHIO Bacillus anthracis Carbonchio avvelenamento da tossine batteriche Avvelenamento da cibo infezioni della pelle Botulismo infezioni alle orecchie Cancrena gassosa Faringite da streptococco Tetano febbre reumatica Difterite Scarlattina Diarrea febbre della puerpera Broncopolmonite Listeriosi Morbo del legionario (LEGIONELLA) setticemia perinatale Lebbra encefalite Tubercolosi infezioni uterine Salmonella Pneumonia Febbre tifoidea (TIFO) Tifo epidemico Gastroenterite da salmonella (SALMONELLOSI) malattia di Brill-Zinsser (diffusa dai pidocchi) Dissenteria bacillare Febbre esantematica delle Montagne Rocciose gastroenterite (diffusa dalle zecche) Peste Tifo endemico (tifo murino, diffusa dalle Tracoma mosche parassite dei ratti) uretrite Campilobatteriosi (diarrea batterica) cervicite Febbre da morso di ratto congiuntivite Sifilide Pertosse (tosse asinina) Vibrione Brucellosi setticemia Meningite infezioni delle ferite e delle vie urinarie polmonite batterica Colera epidemico Gonorrea malattia pelvica infiammatoria (PID) MALATTIE BATTERICHE Principali eventi dellaESERCIZI storia della VITA sulla TERRA CENOZOICO 1. Che cosa è la batteriologia sistematica? SCALA 2. Quali sono i 2 domini in cui si possono classificare i SPECIE UMANA CRONOLOGICA batteri? PIANTE TERRESTRI in Che cui cosa collocare 3. sono i proteobatteri? Origine del sistema gliChe antichissimi 4. cosa è la colorazione di Gram? ANIMALI solare e della Terra 5. Chefossili cosa sono le clamidie? e le spirochete’ 4,6 MLD/anni fa 6. Che cosa sono i cianobatteri? EUCARIOTI PLURICELLULARI la storia della per 7.SeCosa si intende batteri patogeni e che cosa 4 1 TERRA si riduce ad producono un Indica giro di 5orologio 8. malattie umane causate da batteri di 24 h, la specie 3 2 umana è EUCARIOTI “comparsa” 4 PROCARIOTI UNICELLULARI secondi prima della ACCUMULO di OSSIGENO mezzanotte nell’ATMOSFERA F. RUOLO ECOLOGICO dei BATTERI Il ruolo ecologico svolto dai batteri nei vari ecosistemi ambientali è fondamentale. Importante è anche la loro utilità nel risanamento ambientale AZOTOFISSATORI e DECOMPOSITORI CIANOBATTERI: sono azotofissatori, convertono cioè l’azoto gassoso (N2) dell’atmosfera in composti azotati La DECOMPOSIZIONE è un’altra funzione fondamentale di alcuni procarioti, che sono in grado di demolire materiali organici per renderli utilizzabili, sotto forma di sostanze inorganiche, da altri organismi. LA DEPURAZIONE DELLE ACQUE BIOTECNOLOGIA Procarioti decompositori possono essere usati nella depurazione delle acque e dei liquami e nei disastri petroliferi o nella decontaminazione delle miniere di metallo in disuso Braccio rotante che spruzza il liquame LIQUAMI Letto roccioso coperto di batteri e funghi aerobi DEFLUSSO DEPURATORE BIOLOGICO: a fanghi attivi IL BIORISANAMENTO Il biorisanamento è un campo di applicazione che prevede l’uso di organismi per risolvere alcuni problemi ambientali I batteri possono essere utilizzati per ripulire spiagge inquinate dal petrolio, oppure l’acqua drenata dai siti minerari. Tutte queste applicazioni rientrano nel vasto settore delle BIOTECNOLOGIE Principali eventi dellaESERCIZI storia della VITA sulla TERRA CENOZOICO 1. Spiega perché i batteri svolgono anche un ruolo SCALA ecologico molto importante SPECIE UMANA CRONOLOGICA in cui collocare gli antichissimi fossili Se la storia della TERRA si riduce ad un giro di orologio di 24 h, la specie umana è “comparsa” 4 secondi prima della mezzanotte PIANTE TERRESTRI Origine del sistema solare e della Terra 4,6 MLD/anni fa ANIMALI EUCARIOTI PLURICELLULARI 4 1 2 EUCARIOTI UNICELLULARI 3 PROCARIOTI ACCUMULO di OSSIGENO nell’ATMOSFERA FINE della lezione N. 4 BATTERIOLOGIA Grazie per l’attenzione! E ricordatevi…! …Considerate la vostra semenza fatti non foste a viver come bruti ma per seguir virtute e canoscenza DANTE ALIGHIERI (Divina Commedia, INFERNO, canto XXVI , 118-120) Prof. CARMIGNANI FABRIZIO [email protected]