metabolismo (trasformazioni biochimiche) esigenze nutrizionali di base: c, n, h 2 o, ioni (fe),...
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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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TEST DELLATEST DELLA
CASEASICASEASI
Terreni differenziali
E. coliE. coli (lattosio +) e (lattosio +) e S. S. enteritidisenteritidis (lattosio -) su (lattosio -) su terreno di Hektoenterreno di Hektoen
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Staphylococcus aureus ed epidermidis su MSA
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Terreni liquidi (brodi)
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Caratteristiche metabolicheCaratteristiche metaboliche
Batteri aerobi: crescono in Batteri aerobi: crescono in presenza di ossigenopresenza di ossigeno
Batteri anaerobi: muoiono Batteri anaerobi: muoiono in presenza di ossigenoin presenza di ossigeno
Batteri microaerofili: Batteri microaerofili: crescono meglio con poco crescono meglio con poco ossigeno e il 5% di COossigeno e il 5% di CO22
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Curva di crescita batterica
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SPOREBacillus - Clostridium
STRUTTURAcaratteri 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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Batteri sporigeni
Bacillus anthracis (aerobio)
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Sporulazione:
Differenziamento dalla cellula batterica in fase vegetativa alla spora: 6-10 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 battericheTossine batteriche
EsotossineEsotossine Sono proteine secrete Sono proteine secrete
dalla cellula battericadalla cellula batterica Sono quasi tutte Sono quasi tutte
termolabilitermolabili I geni relativi possono I geni relativi possono
essere sul essere sul cromosoma, su cromosoma, su plasmidi o su profagiplasmidi o su profagi
Hanno attività Hanno attività biologiche specifichebiologiche specifiche
EndotossineEndotossine Sono costituite dal Sono costituite dal
lipopolisaccaride lipopolisaccaride presente sulla presente sulla membrana esterna membrana esterna dei batteri Gram-dei batteri Gram-negativinegativi
Sono termostabiliSono termostabili I geni relativi sono I geni relativi sono
sempre sul sempre sul cromosomacromosoma
Sono pirogeneSono 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 diimmuno-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
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