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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

*

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