Forma batterica - unich.it · •Giardia intestinalis o lamblia •Toxoplasma •Plasmodium...
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RegnoRegno
Batteri
Protozoi
Miceti uni/pluricellulari
Virus
Prioni
Dimensione della cellula battericaDimensione della cellula batterica
•• Procarioti: da 0.25 x 1.2 Procarioti: da 0.25 x 1.2 mmm a 1.5 x 4 m a 1.5 x 4 mmmm
•• Media: 1 x 3 Media: 1 x 3 mmm (m (E. coliE. coli))
•• Eucarioti: 2 Eucarioti: 2 –– 200 200 mmm in diametrom in diametro
Forma battericaForma batterica
CoccoCocco BacilloBacilloVibrio-SpirilloVibrio-Spirillo
SpirocheteSpirochete
FilamentosiFilamentosiSteloStelo
IfaIfa
•• Il cromosoma batterico, principalmente aIl cromosoma batterico, principalmente astruttura circolare, struttura circolare, èè costituito da DNA. costituito da DNA.
•• Il DNA, unico filamento lunghissimo di 1100 Il DNA, unico filamento lunghissimo di 1100 ÷÷1400 mm, 1400 mm, èè chiamato NUCLEOIDE. chiamato NUCLEOIDE.
•• Spesso i batteri hanno DNASpesso i batteri hanno DNAextra cromosomiale: i plasmidi.extra cromosomiale: i plasmidi.
•• DNA extra cromosomialeDNA extra cromosomiale•• multicopiamulticopia•• Codifica per fattori diCodifica per fattori di
patogenecitpatogenecitàà e di resistenza e di resistenzaantimicrobicaantimicrobica
Plasmidi
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La cellula La cellula èè avvolta da una Membrana avvolta da una MembranaCellulare che racchiude il citoplasmaCellulare che racchiude il citoplasma
peptidoglicano
Spazio periplasmico
Membranaesterna
Gram-positivo Gram-negativo
citoplasma citoplasma
Membrana
Parete cellulare‰‰ Involucro rigido alInvolucro rigido al di sopra della membranadi sopra della membrana
citoplasmaticacitoplasmatica‰‰ FormaForma
•• Bastoncini,Bastoncini, cocchicocchi, a , a virgolavirgola, a , a spiralespirale‰‰ Caratteristiche tintorialiCaratteristiche tintoriali
•• Gram, alcool-acido resistenzaGram, alcool-acido resistenza‰‰ OrganizzazioneOrganizzazione diversa nei Gram positivi e diversa nei Gram positivi e
Gram negativiGram negativi‰‰ Sede di antigeniSede di antigeni
Presenza di paretePresenza di parete•• cellule fungine cellule fungine ÆÆ chitina (N-acetilglucosamina)chitina (N-acetilglucosamina)•• cellule vegetalicellule vegetali ÆÆ cellulosa (glucosio) cellulosa (glucosio)
Il Il componenete caratteristico componenete caratteristico èè il peptidoglicano il peptidoglicano oomureinamureina
Parete cellulare
Peptidoglicano o Mureina‰‰ ComponenteComponente strutturale della parete strutturale della parete
‰‰ Lunghissimo polimeroLunghissimo polimero linearelineare,,stabilizzatostabilizzato da da fittifitti legamilegami trasversalitrasversali
‰‰ AvvolgeAvvolge la la cellulacellula, , formandoformando un un astuccioastucciorigidorigido e e resistenteresistente
‰‰ DeterminaDetermina la forma la forma
‰‰ Impedisce il rigonfiamentoImpedisce il rigonfiamento
Gram-positivo
• Acido teicoico• Ha specificità antigenica
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Gram-negativo
Periplasm Peptidoglycan
LPS
Involucro esterno dei micobatteriInvolucro esterno dei micobatteri
Micoplasmi e ClamidieMicoplasmi e Clamidie
CysteineCysteinerichrich
proteinprotein
MajorMajorouterouter
membranemembraneproteinprotein
I Micoplasmi sono privi di parete cellulare e hannoI Micoplasmi sono privi di parete cellulare e hannouna membrana cellulare contenente steroli.una membrana cellulare contenente steroli.
Le Clamidie (parassiti endocellulari obbligati) hannoLe Clamidie (parassiti endocellulari obbligati) hannouna parete cellulare con una composizione chimicauna parete cellulare con una composizione chimicadifferente; tra ldifferente; tra l’’altro sono privi di peptidoglicano.altro sono privi di peptidoglicano.
M O
M P
CRP grandeCRP grande
‰‰ Struttura presente in numerosi batteri sia G- sia G+Struttura presente in numerosi batteri sia G- sia G+
‰‰ Non essenziale Non essenziale èè presente presente in vivoin vivo
‰‰ Involucro mucoso altamente viscoso, costituito daInvolucro mucoso altamente viscoso, costituito dapolissaccaridipolissaccaridi
‰‰ AdesivitAdesivitàà
‰‰ AntifagocitariaAntifagocitaria
‰‰ CapacitCapacitàà di adsorbire le molecole antimicrobiche di adsorbire le molecole antimicrobiche
CAPSULACAPSULA
I FlagelliI Flagelli•• Movimenti oscillatori (movimento browniano)Movimenti oscillatori (movimento browniano)
•• Movimento attivo: flagelli (monotrichi o peritrichi)Movimento attivo: flagelli (monotrichi o peritrichi)
•• La locomozione avviene attraverso la rotazione delLa locomozione avviene attraverso la rotazione delfilamento in corrispondenza della struttura basalefilamento in corrispondenza della struttura basale
•• Il movimento avviene grazie allIl movimento avviene grazie all’’ energia generata energia generatadurante la fosforilazione ossidativa o per idrolisidurante la fosforilazione ossidativa o per idrolisidelldell’’ATP negli anaerobiATP negli anaerobi
5 5 ÷÷ 10 10 mmmm
Pili oPili o fimbriefimbrie
•• PiPiùù corti dei flagelli corti dei flagelli•• Adesione alla cellula ospiteAdesione alla cellula ospite•• Coniugazione ( pili Coniugazione ( pili F F ))
0,2 0,2 ÷÷ 2 2 mmmm
Binding of pili to hostcells
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(i) incremento del volume cellulare
(ii) duplicazione del DNA
(iii) divisione (formazione del setto)
(iv) la membrana cellulare e la paretecellulare si accrescono per separare ledue cellule
I batteri si riproduconoasessualmente per scissione semplice(o divisione binaria)
SporeSpore
TerminaleTerminale(Clostridium)(Clostridium)
Centrale (Bacillus)Centrale (Bacillus)
Batteri produttori di endospore:Batteri produttori di endospore:BacillusBacillus e e ClostridiumClostridium
SporeSporeForme di sopravvivenza molto resistentiForme di sopravvivenza molto resistenti
La formazione della spora non La formazione della spora non èè una necessit una necessitàà
In fase logaritmica non si ha produzione diIn fase logaritmica non si ha produzione di
sporespore
Il processo di sporificazione inizia:Il processo di sporificazione inizia:
per esaurimento delle sostanze nutritiveper esaurimento delle sostanze nutritive
per accumulo di catabolitiper accumulo di cataboliti
Terreni di coltura‰ E’ un mezzo a composizione idonea per la crescita, la
conservazione o il trasporto in vitro di microrganismi.‰ Con il terreno di coltura si cerca di riprodurre un
ambiente in grado di soddisfare le esigenzemetaboliche del batterio che si desidera coltivare.
‰ Chimicamente definito‰ Complesso‰ Minimo
Molecole prodotte da unmicrorganismo o di sintesi capaci diinibire o distruggere microrganismi equindi utilizzabili nel controllo dellemalattie infettive.
Farmaci antibattericiFarmaci antibatterici• Tossicità selettiva
Gli antimicrobici sono delle sostanzetossiche per i batteri aconcentrazioni che risultano nondannose per le cellule dell’ospite.
• Bersagli degli antimicrobici sonostrutture o vie metaboliche proprie deibatteri.
• Differenti dai disinfettanti
DefinizioneDefinizione
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DefinizioneDefinizione• Farmaci antimicrobici: Batteriostatici o
Battericidi
Á Antibiotici: prodotti da microrganismi
Á Chemioterapici: prodotti di sintesi
Á Semisintetici
Á Ampio Spettro
• Chemioterapia antimicrobica: quando un farmacoè usato per il controllo di una infezione
Meccanismo dMeccanismo d’’azione degliazione degliantibioticiantibiotici
•Bersagli degli antibiotici sono strutture o viemetaboliche proprie dei batteri.
•Agiscono sui batteri metabolicamente attivi
Caratteri generali• Eucarioti / Aerobi / anaerobi facoltativi• Immobili /Gram-positivi• Unicellulari (lieviti) o pluricellulari (muffe)• Riproduzione sessuata o asessuata• Dimorfismo
MICETI • Micosiß Infezioni, spesso opportunistiche a cui
sono esposti soggetti defedati,immunodepressi o affetti da malattiealtamente debilitanti.
• Azione Patogena™ Parassitismo diretto™ Produzione di metaboliti tossici (micotossine)
Ultrastruttura della cellula micelialeUltrastruttura della cellula lievitiforme
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Parete cellulare fungina Morfologia delle muffeMorfologia delle muffe
•• Ifa: filamento mono o pluricellulareIfa: filamento mono o pluricellulare
•• UnitUnitàà riproduttiva: con riproduttiva: conììdio o sporadio o spora
•• Micelio o tallo: lMicelio o tallo: l’’insieme delle ifeinsieme delle ifeÁÁ Micelio vegetativoMicelio vegetativoÁÁ Micelio aereoMicelio aereo
MODALITA’ DIRIPRODUZIONE
• Per mezzo di strutture specializzate chepresentano lo stesso assetto cromosomico ditutte le altre cellule miceliali anch’esse ingrado di generare una colonia:– Riproduzione sessuata mediata da spore– Riproduzione asessuata mediata da conìdi
Dimorfismo fungino:Dimorfismo fungino: una caratteristica peculiare dei micetiuna caratteristica peculiare dei miceti
patogenipatogeni
Morfologia diversa:Morfologia diversa:ÁÁ Lievitiforme nella forma parassitaria o tessutaleLievitiforme nella forma parassitaria o tessutale
ÁÁ Miceliale nella forma colturale o vegetativaMiceliale nella forma colturale o vegetativa
ÁÁ Probabilmemte dovuto ad adattamento alla diversaProbabilmemte dovuto ad adattamento alla diversatemperatura, pH, concentrazione ionicatemperatura, pH, concentrazione ionica
Antibiotici antifunginiAntibiotici antifungini•• Meccanismo dMeccanismo d’’AzioneAzione
QQ Bersagli biosinteticiBersagli biosinteticiÎÎ Sintesi DNA e RNASintesi DNA e RNA
ÎÎ ATPasi delle membrane mitocondriali e vacuolariATPasi delle membrane mitocondriali e vacuolari
QQ Bersagli strutturaliBersagli strutturaliÎÎ Parete cellulare (chitina)Parete cellulare (chitina)
ÎÎ Membrana citoplasmatica (ergosterolo, sintesi deiMembrana citoplasmatica (ergosterolo, sintesi deiglucani)glucani)
I Protozoi• Eucarioti unicellulari• Plurinucleati in alcuni stadi della
cellula• Eterotrofi
– per fagocitosi e pinocitosi
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I Protozoi• Locomozione
– Pseudopodi– Ciglia– Flagelli
• Riproduzione asessuata– Divisione binaria
• Riproduzione sessuata• Cisti o spore
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I Protozoi
• Presenti nel suolo e nelle acque,all’interno e all’esterno di animali evegetali
• Commensali o simbionti• Parassiti anche nell’uomo
I Protozoi
• Patogeni umani• In crescente crescita
– Mobilità– Farmaco-resistenza– Opportunisti
• Giardia intestinalis o lamblia• Toxoplasma• Plasmodium• Trichomonas vaginalis• Leishmanie• Amebe• Plasmodium falciparum, vivax, malariae, ovale
I Protozoi
• I virus– Non erano visibili al microscopio– Non potevano essere coltivati– Non erano tossine essendo
contagiosi
I VirusI Virus Cos’è un Virus?
1.1.I Virus sono I Virus sono parassiti intracellulariparassiti intracellulari
obbligatiobbligati, molto piccoli e infettivi., molto piccoli e infettivi.ÁÁ Il genoma virale Il genoma virale èè composto da DNA composto da DNA
o RNA. Il genoma dirige lao RNA. Il genoma dirige laproduzione di nuove particelle viraliproduzione di nuove particelle viraliche vanno a infettare nuove celluleche vanno a infettare nuove celluledelldell’’ ospite. ospite.
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DIMENSIONI ESTREMAMENTE RIDOTTEPARASSITISMO ENDOCELLULARE OBBLIGATOORGANIZZAZIONE STRUTTURALE A LIVELLOSUBCELLULARE
Á ENTITA’ BIOLOGICHE DIFFERENTI• NON POSSIEDONO ORGANELLI FUNZIONALI• DIPENDONO DALL’OSPITE: ENERGIA E REPLICAZIONE• POSSIEDONO UN SOLO TIPO DI ACIDO NUCLEICO• NON POSSIEDONO ENZIMI (eccezioni: Lisozima, Trascrittasi
inversa)
Á REPLICAZIONE SOLO CON SISTEMI VIVENTI• UOVA EMBRIONATE DI POLLO• COLTURE CELLULARI
• ACIDO NUCLEICO: DNA o RNA• CAPSIDE• Capsomeri:Unità morfologiche: uno o più polipeptidi• CUBICA (o Icosaedrica): poliedro regolare• ELICOIDALE: Spirale
• ENVELOPE o peplos� Acquisito durante la maturazione (gemmazione)� Glicoproteine (peplomeri)� Proteine della matrice
STRUTTURA DEI VIRUSSTRUTTURA DEI VIRUS
(A) Elicoidale(A) Elicoidale(B) Complesso(B) Complesso(C) (C) IcosaedricoIcosaedrico(D) Peplos(D) Peplos
RNA o DNARNA o DNA
Involucro ProteicoInvolucro Proteico(Capsomeri)(Capsomeri)
Envelope Envelope lipidicolipidico
ACIDI NUCLEICI VIRALIACIDI NUCLEICI VIRALI
Acido NucleicoAcido Nucleico
DNADNA
RNARNA
Doppio filamento/lineare o circolare
Positivo
Negativo
RNARNA DNADNA
Singolo filamento/lineare
Doppio filamento
Singolo filamento
Architettura delArchitettura delCapsCapsììdede
•Due strutture principali: Elicoidale & Icosaedrica
•Capsomeri:Unità morfologiche: uno o più polipeptidi
Struttura elicoidaleStruttura elicoidale
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Struttura IcosaedricaStruttura Icosaedrica•Composta da una o
due differentiproteine
•Adenovirus virus a struttura
icosaedrica senza peplos
Virus a struttura complessaVirus a struttura complessa
•Batteriofago: testa icosaedrica, coda elicoidale,fibre per l’attacco
BatteriofagoBatteriofago lambda lambda
E.E. coli colibatteriofagibatteriofagi
BatteriofagiBatteriofagi
Classificazione viraleClassificazione virale Classificazione viraleClassificazione virale
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ÁÁ Sulle fasi precoci di interazione virus-cellulaSulle fasi precoci di interazione virus-cellulaAmantadina (impedisce la spoliazione o svestimento)Amantadina (impedisce la spoliazione o svestimento)
ÁÁ Sulla replicazione degli acidi nucleici viraliSulla replicazione degli acidi nucleici viraliAnaloghi strutturali dei nucleosidi come aciclovirAnaloghi strutturali dei nucleosidi come aciclovir(guanosina) zidovudina e AZidoTimidina(guanosina) zidovudina e AZidoTimidina (timidina),(timidina),
ÁÁ Sulla traduzione degli RNA messaggeri viraliSulla traduzione degli RNA messaggeri viraliInterferoneInterferone
ÁÁ Sulla fase di assemblaggio dei virusSulla fase di assemblaggio dei virusRifampicinaRifampicina
ÁÁ Sulla inibizione delle proteasiSulla inibizione delle proteasiFormazione di particelle virali immature: saquinavir,Formazione di particelle virali immature: saquinavir,ritonavirritonavir
FARMACI ANTIVIRALI DIAGNOSIDIRETTA
Á Isolamento virus in sistemi cellulari:e uova di pollo, cavie, colture cellulari
Á Osservazione al microscopioÁ Ricerca antigeni (ELISA, RIA)Á Determinazione di acidi nucleici virali
e ibridizzazione, amplificazione genicaINDIRETTA
Á Ricerca anticorpale (ELISA, RIA)
Cosa sono i Prioni?Cosa sono i Prioni?
Il prione (Il prione (prproteinaceousoteinaceousiinfectious nfectious ononly) consiste dily) consiste diuna proteina infettante cheuna proteina infettante chetrasforma una proteinatrasforma una proteinanormale dellnormale dell’’ospite chiamataospite chiamataPrPPrPCC ( (CCellular prion protein), oellular prion protein), oPrPPrP, in una simile a se stessa, in una simile a se stessa(PrP(PrPSc Sc [Scrapie]).[Scrapie]).
PerchPerchéé un prione un prione èè dannoso? dannoso?
®® PrPPrPCC èè convertita in PrP convertita in PrPScSc
®® PrP PrPScSc non viene digerita dalle Proteasi non viene digerita dalle Proteasi®® PrP PrPSc Sc si accumula nelle cellule cerebralisi accumula nelle cellule cerebrali®® PrP PrPScSc causa degenerazione delle cellule del causa degenerazione delle cellule del cervello con conseguente morte del cervello con conseguente morte del
soggettosoggetto!!
Differenze strutturali tra PrPDifferenze strutturali tra PrPCC e ePrPPrPScSc
PrPPrPC C PrPPrPScSc
43% 43% aa helix helix 34% 34% aa helixhelix 3% 3% bb sheet 43% sheet 43% bb sheet sheet
PrPPrPCC PrPPrPScSc
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Encefalopatie spongiformi subacuteEncefalopatie spongiformi subacute
AnimaliAnimali UomoUomo
•• Scrapie Scrapie : pecora : pecora •• CJD : Malattia di Creutzfeld - Jacob CJD : Malattia di Creutzfeld - Jacob •• TME : visone TME : visone •• GSS : Sindrome di Gerstmann- GSS : Sindrome di Gerstmann-
Straussler - Scheinker Straussler - Scheinker
•• CWD : cervidi CWD : cervidi •• FFI : Fatal Familial Insomnia FFI : Fatal Familial Insomnia •• BSE : mucca BSE : mucca •• Alpers Syndrome Alpers Syndrome
PerchPerchéé il ilcervello?cervello?
Á L’ accumulo della PrPSc non è cervello-specifico
Á L’ Attivazione degli astrociti1. Porta a deterioramento fisiologico2. Gli Astrociti supportano la conversione dei prioni