Batteriologia - Introduzione e Breve Storia Della Microbiol.

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Barnabei Remo Dirigente Biologo A.S.L. n. 1 – Avezzano, Sulmona, L’Aquila Ospedale Civile “S. Salvatore” U.O. Medicina di Laboratorio Lezioni di microbiologia aa 2012-2013

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  • Barnabei RemoDirigente Biologo

    A.S.L. n. 1 Avezzano, Sulmona, LAquilaOspedale Civile S. SalvatoreU.O. Medicina di Laboratorio

    Lezioni di microbiologiaaa 2012-2013

  • Microbiologia: definizioneIl termine microbiologia deriva dal greco che significa piccolo- che significa vita- che significa studioEd lo studio dei microgranismi, che sono organismi microscopici*, unicellulari, talvolta riuniti in cluster di cellule ma non organizzati in tessuti .

    * cio al di sotto del potere risolutivo dell occhio umano in quanto le loro dimensione sono di 1 10 .mm = 10-3 mm = 10-6 mnm = 10- 9 m = 10-10 m

  • Microbiologia: studia i batteri, i lieviti e organismi non strettamente classificabili come viventi: virus e prioni PRoteinaceus Infective ONlyelement pirivi di acidi nucleicipianteanimalifunghiMuffe mucillaginoseprotozoialghealghe azzurrebatteri archeobatteriPROTISTI SUPERIORIvero nucleo-non organizzati in tessutiPROTISTI INFERIORIo MONERAprivi d membrana nuclearePotere risolutivo dellocchio umano:circa 0,2 mmPosizione dei Protisti nel mondo viventelievitieucariotieucariotiprocariotiHomo sapiens

  • Genoma batterico (E. coli): 5 x 106 paia di basi unico filamento di DNA lungo 1,3 mm

  • Organismo umano:100 trilioni di celluleDNA = 20x distanza Terra-Sole-Terra

    Diametro nucleo = circa 5

    DNA codificante = 2.5-3 % (1.5% ??)3 x 109 bp

    30.000/40.000 geni

    100.000 proteine

    99.9 99.5% identico in ciascun individuo

    0.1-0.5% (13-15.000.000 basi) determina variabilit (1-5 nt ogni 1.000)

  • Microbiologia: studia batteri, lieviti, virus, prioni.BatteriEscherichia coli 1 di lunghezza batterio presente nellintestino umano-microscopia elettronicaHBV- particella di Dane 42 nm -MEPrioni particelle infettive solamente proteiche in CJDLieviti: microscopia ottica a fresco

  • Specie animale pi diffusa - 0,66 % della biomassa totale della terraBiomassa totale dei viventi: 560 bilioni di tonnellate di CarbonioBiomasse umide espresse in milioni di tonnellate4-6 x 1030 cellule

  • Spugna da cucina: batteri e lieviti al M.E. 10.000 microrganismi ogni 6 cm di tessuto.

  • Quanti sono?BatteriBiomassa 50% biomassa totaleAlgheProtozoi1% dei microrganismiIl suolo stesso un organismo vivente: In circa 10 grammi il numero pu superare 9 miliardi.Funghi microscopiciMaggior numero Gram-positiviNumericamente pi abbondanti: 106-108 per grammo

  • Ecologia delle popolazioni microbiche del suoloMicrorganismi del suolo: Quanti sono?Dove vivono?Come vivono?Cosa fanno?BatteriAttinomicetiFunghiAlgheProtozoiChi sono?MaggioritariAntibioticiMicorrizeFotosintesiPredatori

  • Breve storia dell Microbiologia

    Europa - XVII secolo generazione spontanea

    Gli organismi viventi nascono da altri a loro simili, creati inizialmente da Dio (Genesi), ma i viventi inferiori (dai topi in gi) possono anche formarsi da fango, materiale in putrefazione

  • UN PO DI STORIA

  • J.-B. van HelmontOrtus medicinae 1667topi da panni sporchi di sudore e chicchi di granoF. RediEsperienze intorno alla generazione degli insetti 1668mosche da anguillette dArno, taglio di vitella etc.?

  • Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) inventa il microscopioFino a 300 ingrandimentianimalculae

  • Microorganismi da brodo di carne o infusioni di erbe ?John Needham (1713-1781) SEbollizione breve di brodo con raffreddamento in contenitori scoperti forza vegetativa che produce generazione spontanea Lazzaro Spallanzani (1729-1799) No se bolli unora e sigilli bene

  • Il dibattito continua e si concludeFelix Pouchet (1800-1872), nel 1858 esperimenti con infusioni di fieno: si formano microorganismi Louis Pasteur (1829-1895), ripete gli esperimenti e nel 1862:dimostra che non si formano, se

  • Il mondo dei microrganismi

  • Lorigine delle specie 1859Vi qualcosa di grandioso in questa concezione della vita, con i suoi diversi poteri impressi (dal Creatore) in poche forme, in una forma sola; e nel fatto che,.,da un cos semplice inizio innumerevoli forme, bellissime e meravigliose, si sono evolute e continuano ad evolversi.

    Lettera a un amico 1871Ma anche se (e quale grosso se!) noi potessimo concepire che in qualche piccolo stagno, in presenza di ogni sorta di sali di ammonio e di fosforo, di luce, calore, elettricit, etc,si sia venuto a formare un composto proteico, pronto a subire ulteriori pi complesse trasformazioni, al giorno doggi tale materiale verrebbe immediatamente divorato o assorbito, il che non sarebbe potuto accadere prima che esseri viventi facessero la loro comparsa.

    Charles Darwin (1809-1882)

  • Aleksandr Oparin (1894-1980)Una lunga evoluzione chimica della materia, dai composti semplici presenti inizialmente, ha portato ai composti organici e quindi ai viventi primitivi (prima pubblicazione 1924, trad. inglese 1938)John Haldane (1892-1964)-Nellatmosfera primitiva sintesi di piccole molecole organiche -brodo (zuppa) primordiale nel quale si formano molecole pi complesse -da assemblaggio casuale la prima cellula (breve articolo 1929)

  • Latmosfera primordiale probabilmente conteneva H2O, CO, CO2, N2, e forse anche CH4 eNH3 (ambiente fortemente riduttivo), mentre lossigeno era scarso o assente.Lattivit vulcanica e le radiazioni ultraviolette dovevano essere molto intense. Figura 32.1A

  • Esperimento di Stanley Miller 1953 - allievo del premio Nobel H. C. Urey che aveva ipotizzato la atmosfera riducente simulazione sistema atmosfera/oceanosulla Terra primitiva Dopo una settimana: numerosi composti organici, tra i quali alcuni amminoacidi Glicina Alanina

  • Esperimento di Joan Or 1960Formazione di adenina da cianuro di ammonio in acqua a 90 C, per qualche giorno (simulazione)

  • Il biochimico sovietico Alexander Oparin 1894-1980) fu il primo a ipotizzare che latmosfera riducente entrando in soluzione negli oceani primitivi caldi hot sup avrebbe potato alla formazione di molecole complesse in grado di aggregarsi grazie aalla grande quantit di energia disponibile e alla presenza di catalizzatori inorganici quali fanghi e argille. Le macromolecole formatesi si sarebbero aggregate in formazioni sferoidali, i coacervati, che sarebero rimasti isolati dalle acque essendo di natura idrofobica, coe le goccioline di olio rimangno isolate nell acqua. I coacervati continuando ad accumulare macromolecole, crescevano e i dividevano dopoaver vinto la tesione superficiale I coacervati

  • A) Le piogge danno origine al brodo primordiale che contiene gli elementi indispensabili alla vitaB) Nel brodo primordiale si formano le prime molecole proteicheC) Dalle molecole proteiche si formano i coacervatiD) Nei coacervati si formano gli acidi nucleici che permettono a queste strutture di riprodursi: nasce la cellula, il primo essere vivente

  • Per la cellula eucariotica per la sintesi e attivit di Acidi nucleici (DNA e RNA) sono necessarie proteine (enzimi)Ipotesi per cellula primitiva :un solo acido nucleico capace di funzionare anche come enzimaMondo a RNA (1968)Leslie Orgel Francis Crick Carl Woese (Walter Gilbert)Sintesi prebiotica di ribosio (RNA) pi facile di quella di desossiribosio (DNA), etcNel 1982 scoperti RNA che agiscono come enzimi

  • Il mondo dei microrganismi

  • La Terra PrimordialeIl pi vecchio fossile data 3,6 miliardi di anni (sedimento Australiano,gi complesso)Sedimenti pi antichi metamorfizzati,impossibile trovare traccia di vita anche se ci fosse stata3,4 miliardi di anni fa, Sud Africa, organismi fotosinteticiSviluppo rapidissimoFormazione della TerraFinestra di tempo prebiogeneticaBombardamento meteoriticoEvidenza vita cellulare4,6*109 anni fa4,0*109 3,6*109 3,4*109 anni fa

    Batteri fotosintetici

  • i cianobatteri sono batteri fotosintetici che vivono solitari o formano colonie. Si sono formati nel Precambriano (3,4 miliardi di anni fa) probabilmente hanno creato latmosfera con O2 Gli eucarioti compaiono 1,4 miliardi di anni fa

  • Protisti inferioriProtisti superiori

  • Gli archei o archeobatteri 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.

  • Thermus aquaticus: batterio termofilo scoperto nelle pozze di acqua calda del Parco Nazionale di Yellowstone (Wyoming U.S.A.). Possiede una DNA-polimerasi termostabile taq polimerase) usata nella reazione di P.C.R. K.B. Mullis 1985

  • Potere risolutivo:Occhio umano: 0,2 mmMicroscopio ottico: 0,2 Microscopio elettronico:10

  • Limite dellocchio umanoLimite del microscopio elettronicoLimite del microscopio otticoSCALA DI GRANDEZZE

    1 cm1 mm100101100m10m1m (nm)Equivalente in 10.00010001001010.10.010.0010.0001Ordine di grandezzamosca(grossi insetti)

    pulce(piccoli insetti)parameciolieviti

    gl. rossicellule sanguealghe microscopichebatterigrossi viruspiccoli virusmolecoleatomi

  • Il microscopio ottico

  • NA = Apertura numerica

  • A volte i batteri si presentano come spore: forme di resistenza allambiente sfavorevole di dimensioni ridotte.

  • Microscopia a fluorescenza

  • Microscopio elettronico: sfrutta come fascio di luce gli elettroni che hanno
  • Gallerie API 20 EGallerie API 20 NEGallerie API NHProve biochimiche: TSI agarIndolo e/oMobilit in SIM agarIdentificazione microbicaBatteri Gram-negativi

  • ELISA: metodologiaELISA: metodologia

  • ELISA: metodologia

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