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3. STRUTTURA DELLA CELLULA BATTERICA - Coggle Diagram
3. STRUTTURA DELLA CELLULA BATTERICA
PARETE CELLULARE
Info generali
Vivono di vita planctonica
Funzioni
Forma
Protezione
Da attacchi esterni che possono comportare lisi osmotica
Caratteristiche tintoriali
Virulenza e patogenicità
Unità strutturale
Peptidoglicano
2 aminozuccheri
N-acetilmuramico
legato a 4 aminoacidi
(tetrapeptide)
L-alanina
D-alanina
acido D-glutammico
acido-meso-diamino-pimelico (gram -)
L-lisina (gram +)
N-acetilglucosamina
Legati da legame glicosidico beta (1-4)
Liso dal lisozima
gram + molto spesso
legame indiretto perché la L-lisina
contiene già una serie di aminoacidi
gram - sottile
leame diretto di natura peptidica da una catena all'altra
GRAM POSITIVI
peptidoglicano spesso e legami crociati
nella matrice
ACIDI TEICOICI
immersi nel peptidoglicano
quando c'è carenza di gruppi P, al posto di sintetizzare gli acidi teicoici, vengono sintetizzati gli ACIDI TEICURONICI, nei quali P viene sostituito da N-acetil-galattosammina
ACIDI LIPOTEICOICI
sia immersi che agganciati alla membrana citoplasmatica in modo da attraversarla
teicoici + glicolipidi di membrana
caratteristiche
maggiore rigidità
sono immunogeni
regolano il sistema autolitico per l'accrescimento cellulare
legano catione che fungono da riserva di nutrienti
biosintesi
fasi
fase citoplasmatica
sparsi per il citoplasma
acetilglucosamina
aminoacidi
N-acetilmuramico
UDP-NAG e UDP-NAM sul cui residuo lattico sarà polimerizzato il pentapeptide per poi formarsi UDP-NAM-pentapeptide
fase trasporto
passaggio dall'interno all'esterno per ricomporre lo strato di peptidoglicano
NAM e NAG si staccano dall'UDP per legarsi al bactoprenolo
fase assemblaggio
le porzioni vengono unite e inserite nei blocchi di accrescimento (punti di rottura programmati)
legami
legame beta 1->4 glicosidico
transglicosilazione (transglicosilasi)
legami crociati
transpeptidazione (transpeptidasi)
rottura del legame del quinto aminoacido
carbossipeptidazione (carbossipeptidasi)
enzimi generali: PBP
pennicillin-binding-protein
non sempre presentano tutte e 3 le attività
PBP monofunzionali
PBP bifunzionali
in base a quale PBP siavrà un target diverso di antibiotici
autolisine e PBP sempre in equilibrio per evitare la lisi batterica
processo
inizia quando vi sono rotture meccaniche
protene Fts (filamentose termosensibili)
costituiscono il divisoma (impalcatura)
nel setto di divisione cellulare (FtsZ delimita il setto)
polimerizzano attorno alla cellula
è necessaria energia per potersi dividere
FtsA (ATPasi) produce ATP a scopo energetico
Zip A lega le proteine del divisoma
FtsI
si trova nel divisoma perché è il punto di attiva sintesi cellulare
usa ATP per biosintetizzare la parete
FtsK
svolge la segregazione del cromosoma
ARCHEA
Diversi tipi di parete dato che sono estremofili
Pseudopeptidoglicano
Simile al peptidoglicano ma al posto di N-acetilmuramico
c’è l’N-acetiltalosaminuronico
Quindi, legame beta 1-> 3 glicosidico
No lisozima
Tutti gli aminoacidi in configurazione L
GRAM NEGATIVI
Membrana esterna
Caratteristiche
Minore fluidità
Minore solubilità
Minore permeabilità
Sede della patogenicità
Porzione tossica = lipide A
lipide A innesca risposta innata e specifica
Resistenza naturale
Lisozima- fagocitosi dei macrofaci- febbre
polisaccaride O innesca la risposta immunitaria specifica e anticorpale
Necessità di essere ancorata
pressione osmotica
Proteine di ancoraggio
Bilayer fosfolipidico
Foglietto interno
Fosfolipidi di membrana con code di acidi grassi
Foglietto esterno
Code di acidi grassi legate ad altre macromolecole
Costituita da lipopolisaccaridi (LPS)
Legata al polisaccaride grazie a KDO
(ketodeossiottonato)
Prende il nome di core polisaccaridico
Composizione costante
Agganciato vi è il polisaccaride-O
(porzione variabile costituita da zuccheri
6C)
Struttura
Polisaccaride 0-
Core polisaccaridico
KDO
Lipide A
Endotossina
es febbre: risposta aspecifica dovuta a liberazione di
pirogeni endogeni (aumentano la temp. corporea)
Code acidi grassi
Lipoproteine di Braun
Congiungono la membrana citoplasmatica a quella esterna
Parete cellulare
Uguale a Gram +
PORINE
Info
OMP outer membrane protein
Omotrimeriche
Omotrimeriche
Tre canali simili
Tipologie
Specifiche
Per determinate sostanze
Es. acquaporine
Aspecifiche
Indifferenti per diversi tipi di soluti
Es. ferro
Bisogno di sistemi specializzati per entrare nella cellula
TON B per ferro e vitamina b12
Tra la membrana interna ed esterna
3 componenti
tonB
Proteina integrale
Si espande nello spazio periplasmatico
e interagisce con i trasportatori della
membrana esterna
ExbB è ExbD
Proteine accessorie
Generano energia grazie al gradiente
protonico transmembrana
Funzione
Trasferisce energia dalla membrana interna
all’esterno per il trasporto attivo di nutrienti: ecco come
Molecole legate al ferro vengono
riconosciute da proteine specifiche
TON B si lega a queste proteine
grazie al TON B box
L’energia generata dal gradiente protonico
viene trasferita a tonB che induce il
cambiamento conformazionale delle proteine
Ciò apre un canale che permette al substrato
di entrare nel periplasma, dove poi verrà
trasportato arrtaversomla membrana interna
BIOSINTESI DEL LIPOPOLISACCARIDE
A livello del citoplasma per uscire all’esterno
dove verrà legato al lipopolisaccaride dí neoformazione
Processo
Si forma un nucleo primitivo sul lipide A
Vi si lega il polisaccaride O
Ha bisogno di un trasportatore: il bactoprenolo
Sì viene a formare l’unità
strutturale completa
Polisaccaride O si lega al core polisaccaridico
Ma è stata attraversata solo la membrana plasmatica
Quindi si vengono a formare regioni di
giunzione tra il foglietto interno e i fosfolipidi
di membrana formando il PORO
Attraverso questo passano le molecole
che si vanno a disporre sulla porzione esterna
del peptidoglicano
ANNESSI CELLULARI
Strutture non sempre presenti o che possono andare perse durante la vita della cellula
STRATO PARACRISTALLINO
O STRATO S
alternativa alla parete cellulare
struttura bidimensionale con proteine
trimeriche, tetragonali o esagonali
si forma per autoassemblaggio
formando una struttura composta
da proteine glicosilate
negli archea si trova o nella parete esterna o
al di fuori dello pseudopeptidoglicano
GLICOCALICE
involucro che si differenzia in:
capsula batterica
matrice compatta fuori dalla parete
cellulare o della membrana esterna
strato mucoso
materiale disorganizzato, deformabile e
difficile da visualizzare
natura polisaccaridica
protezione, patogenicità e rigidità
richiama acqua
nasconde la cellula agli anticorpi
funzione adesiva
primo processo di infezione batterica
come adesine (fimbrie)
BIOFILM
quando i microrganismi trasformano
il proprio stile di vita in sessile
perdono individualità
superfice umida che ne
garantiscela sopravvivenza
vantaggi
impermeabile
difesa da attacchiesterni
può andare incontro a disgregazione
se non ancora maturo
organizzazione
matrice esopolimerica
processo di
formazione
le cellule che hanno vita planctonica
raggiungono il punto di formazione del biofilm
vi aderiscono tramite capsula
o fimbrie in maniera aspecifica
cominciano la colonizzazione
(piu cellule aderiscono e più
matrice verrà secreta)
le cellule rimangono imbrigliate
(punto di non ritorno)
cominciano a vivere di vita sessile
alcune cellule possono interscambiare e ritornare
alla vita planctonica ma il biofilm rimane
queste fasi sono alla base di alcuni tipi di infezione
fase irreversibile
differenziamento cellulare da planctonicoa
sessile in cui perdono la capacità di sintetizzare
i flagelli, sostituendoli con le fimbrie
permettono lo scambio di materiale
genetico e favoriscono l'adesione
inizia con il raggiungimento
del
QUORUM SENSING
sistema di regolazione e comunicazione
cellulare densità cellulare dipendente
regola la bioluminescenza e la trasformazione
rendendo i batteri competenti
avviene quando vi è alta densità cellulare (fase esponenziale della crescita microbica)
struttura regolata dal punto di vista genetico in
quanto le cellule si differenziano nelle forme
FLAGELLI
struttura
complessa
sottile
lungo 10/15 micron
diametro 20 nm
forma
corpo basale
deputato al movimento del flagello
costituito da
nei gram - si ha un corpo
basale con due coppie di anelli
MS e C sulla membrana citoplasmatica
P al livello del peptidoglicano
L al livello del lopopolisaccaride
nei gram + si ha un'unica coppia di anelli
C ed MS a livello citoplasmatico
uncino
unisce il corpo basale alla parte filamentosa
costituito da flagellina
filamento
costituito da più fibrille (di subunità proteiche dette globulari) di flagellina unite tra loro in modo elicoidale
proteine
rotore
FlyG, Fly,M, FlyN
FlyG: interagisce com MotA e MotB
convertendo l'energia chimica in meccanica
FlyM: traduce il segnale chemiotattico individuando il
verso in cui muoversi e si occupa anche si
switch complex cioè l'inversione di rotazione
FlyN: coordina FlyM e le proteine del complesso motorio stabilizzando il corpo basale
si trovano tra un anello e l'altro e servono
a far girare gli anelli gli uni sugli altri
statore
MotA e MotB
imprimono propulsione per
far girare la coppia di anelli
i protoni vengono trasportati all'interno passando per i canali Mot
biosintesi
si accresce dalla base
le molecola di flagellina attraversano gli
anelli e si depositano sulla porzione esterna
posizione del flagello
monotriche (uno in un solo polo)
anfitriche (2, uno per polo)
lofotriche (ciuffo)
peritriche (tanti lungo il perimetro)
movimenti
rotatorio
movimenti disorganizzati o orientati
regolato dalla direzione di rotazione del flagello
orario
capitombolano eseguendo capriole e muovendosi a scatti
antiorario
vanno avanti, avanzano
per scivolamento
senza flagello
batteri prendono contatto con proteine a livello della membrana citoplasmatica e scivolano ruotando su se stesse (carrarmato ma su tutto il perimetro)
PILI
GRAM +
(scoperti da poco)
formati da polimerizzazione covalente
coadiuvante della sortasi (A)
enzima di membrana responsabile
dell'ancoraggio delle proteine di superficie
GRAM -
omopolimerizzazione non covalente coadiuvante
dei sistemi di secrezione di tipo 3 o 4
FIMBRIE
appendici deputate al riconoscimento
e adesione dei tessuti (dette adesine)
Fatte di pilina
Si allungano dalla base
In grado di differenziarsi
FIM+
Con fimbrie
fase di colonizzazione
FIM -
senza fimbrie
Fase di invasione
CHEMIOTASSI
info generali
Regolato da sostanza chimiche
Attraenti
Repellenti
tipologie
Termotassi
Magnetotassi
pHtassi
Fototassi
cinetica della chemiotassi
Processo in lab
In un bacher sostanza
per il controllo negativo
In un altro si mette un capillare con
una sostanza attraente
Si effettua una cinetica, quindi
un conteggio delle cellule
Stesso esperimento con
sostanza repellente
Per il controllo negativo il numero delle
cellule nel capillare deve essere uguale
a quelle nel becher
MCP
Proteine metil accettrici
Rilevano la presenza di
sostanze attraenti o repellenti
proteine Che
Proteine trnasmembrana
o citoplasmatiche
Importanti nella chemiotassi
e trasmissione del segnale
CheW, CheA e CheY
Importanti nella regolazione
CheR è CheB
Sono protein-chinasi che
lavorano in coppia e
regolano un processo
Funzionamento
Con sostanza attraente
CheA (chinasi sensore)
viene defosforilata
Defosforila anche CheY
(chinasi regolatore)
Prendendo contatto con FlyG permette
la rotazione del flagello in direzione antioraria
Perché sente la presenza di sostanze attraenti
Entra in contatto con FlyM che con FlyG permette la rotazione
CheY (chinasi recettore)
Dirige la rotazione del flagello legandosi a FlyM
MCP si metila
CheW traduce il cambiamento di MCP a CheA
Con sostanza repellente
MCP viene demetilato
CheW trasduce la demetilazione
CheA si autofosforila
Poi fosforila CheY
Che prende contatto con FlyG invertendo la rotazione
in oraria e permettendo il capitombolamento
quando le sostanze attraenti sono costanti le MCP sono sature e dato che le attraenti non si potranno più legare si satura tutto il sistema (STATO DI ADATTAMENTO)
CheB demetila MCP che viene a sua volta desaturata e ricomincia a percepire la sostanza attraente
CheR metila MCP
Quando la cellula non ha più MCP
essa va a fosforilare le proteine che
Che B fosforilato funziona da demetilasi
garantendo il fenomeno dell’adattamento
C’è Z mentre vi è the metilazione di M CP dei fosfori che Y mantenendo per un breve periodo l’allontanamento della cellula
sciamaggio
movimento caratteristico del genere proteus
patogeni che colonizzano e infiammano le vie urinarie
capacità di differenziarsi
può avere i flagelli in posizione lofotrica
o peritrica o entrambi in maniera alternata
la fase di movimento è alternata con una fase sessile e di consumo di energia che ne permette la divisione attiva
fenomeno molto regolato dal punto di vista genico
visualizzabile sottoforma di onde che si propagano nella piastra dovuta all'alternarsi delle fasi