Microbiologia prof baccigalupi
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Di cosa parla
- I microrganismi sono gli organismi viventi più abbondanti in natura, ubiquitari e capaci di colonizzare habitat estremi, grazie alla loro struttura unicellulare.
- La microbiologia studia i microrganismi come modelli per processi biologici di base (replicazione DNA, trascrizione, differenziamento cellulare) e per applicazioni in medicina, agricoltura e fermentazione.
- La classificazione degli organismi viventi è passata da piante/animali a 5 regni (Monera, protisti, funghi, piante, animali) e ora a 3 domini (Bacteria, Archaea, Eukarya) basandosi su analisi filogenetiche del DNA ribosomale 16S.
- Le cellule procariotiche (Bacteria e Archaea) si distinguono dalle eucariotiche per l'assenza di nucleo e organelli delimitati da membrana.
- La morfologia batterica include cocchi (sferici), bacilli (bastoncino), spirochete, spirilli, filamentosi e forme pleomorfe (senza parete).
- I batteri possono differenziarsi, come nella sporulazione (formazione di endospore resistenti) o nella formazione di mixospore e nel ciclo di vita di Caulobacter.
- Importanti scoperte storiche includono la confutazione della generazione spontanea (Redi, Spallanzani, Pasteur), i Postulati di Koch per l'identificazione dei patogeni e la scoperta dei virus (Ivanowski).
- La crescita batterica può essere misurata tramite conta diretta al microscopio, conta vitale (CFU) o misurazione della massa cellulare (torbidità/OD).
- La curva di crescita batterica in un sistema chiuso comprende le fasi di latenza, esponenziale, stazionaria e di morte. Alcuni batteri mostrano crescita diauxica.
- I fattori che influenzano la crescita microbica sono temperatura (psicrofili, mesofili, termofili, ipertermofili), disponibilità di acqua e concentrazione di soluti (alofili, osmotolleranti), pH (acidofili, alcalofili), ossigeno (aerobi, microaerofili, anaerobi) e pressione.
- Il controllo della crescita microbica avviene tramite sterilizzazione o sanificazione, con metodi fisici (calore, filtrazione, radiazioni) o chimici (disinfettanti, antisettici).
- Gli antibiotici, metaboliti secondari di microrganismi, inibiscono la crescita (batteriostatici) o causano la morte (battericidi/batteriolitici) di altri batteri, agendo su bersagli vitali (sintesi DNA, parete cellulare, sintesi proteica). La resistenza agli antibiotici può essere intrinseca o acquisita tramite mutazioni o trasferimento genico orizzontale.
- Il trasferimento genico orizzontale (HGT) include coniugazione (tramite plasmidi F o ceppi Hfr), trasformazione (acquisizione DNA libero) e trasduzione (mediata da virus batterici).
- La genetica batterica comprende il nucleoide (DNA circolare compattato), plasmidi (DNA extracromosomico), e elementi trasponibili. La replicazione del DNA è semiconservativa e bidirezionale. Le mutazioni possono alterare il genoma e il fenotipo.
- La regolazione genica nei batteri avviene a livello trascrizionale (operoni, repressori, attivatori, repressione da catabolita) e post-trascrizionale (attenuazione).
- Il metabolismo microbico è diversificato: chemiotrofi (organotrofi, litotrofi) e fototrofi (autotrofi, eterotrofi), con processi come glicolisi, fermentazione e respirazione (aerobica, anaerobica).
- I virus sono parassiti endocellulari obbligati, con genoma DNA o RNA, e si replicano tramite cicli litici o lisogenici. Meccanismi di difesa batterici includono enzimi di restrizione e il sistema CRISPR-Cas. I virus animali possono causare infezioni litiche, lisogeniche o persistenti, e alcuni sono oncogeni.
- Le interazioni batteriche includono competizione (produzione di antibiotici, sistemi di secrezione tossici) e cooperazione (scambio di molecole, biofilm, quorum sensing).
- I microrganismi interagiscono con animali e piante, formando microbioti essenziali, contribuendo al metabolismo dell'ospite e alla protezione da patogeni. La patogenicità è legata a fattori di virulenza (tossine, adesine, sistemi di secrezione).
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