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Microrganismi

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  • 1. I MICRORGANISMI Prof. Michele Iannizzotto
  • 2. I virus sono entità infettive prive di struttura cellulare Schema del virus del mosaico del tabacco (TMV) che può essere assunto a modello dei virus allungati in genere. RNA: (sequenza di molti nucleotidi) avvolto dal capsidio (insieme di subunità proteiche S) a struttura elicoidale) 1 nm (nanometro) è pari a 10-9 1 nm (manometro) = 1 mµ (millimicron) = 10 Å Angstrom L’RNA predomina nei virus che intessano i vegetali superiore, mentre il DNA predomina nei batteriofagi (virus dei batteri). Entrambi gli acidi, invece, concorrono, singolarmente, alla costituzione dei vari virus degli animali superiori.
  • 3. I virus sono entità infettive prive di struttura cellulare  I virus sono le più piccole e le più semplici strutture biologiche esistenti in natura,e non hanno organizzazione cellulare; essi sono costituiti da acido nucleico, di un solo tipo, racchiuso in un involucro proteico.  Invisibili al microscopio ottico, tranne i più grandi (per esempio il virus del vaiolo), sono stati identificati la prima volta come agenti infettivi e causa di malattie quando alla fine dell'800 si dimostrò che il succo estratto da foglie di tabacco malate, filtrato per eliminare i batteri, trasmetteva la malattia in foglie sane: era stato identificato il responsabile del cosiddetto "mal del tabacco".  La stessa cosa accadde con un filtrato di cellule ammalate di afta epizootica: inoculato faceva ammalare animali sani.  Nel 1935 Stanley isolò dal succo delle foglie di tabacco malate dei cristalli che, posti in soluzione e iniettati, inducevano la malattia: più simili, quindi, a sostanze chimiche che ad organismi, furono chiamati virus, cioè veleno.  I virus hanno il potere di indurre la produzione di anticorpi negli organismi che hanno superato la malattia virale, consentendo loro di non ammalarsi in caso di infezioni successive (immumtà).
  • 4. Resistenza agli agenti fisici o chimici  Calore – A 55-60°C sono distrutti in 30-60 minuti. Il calore è un ottimo mezzo di disinfezione. .  Freddo - Resistono a lungo fino a circa -70°C.  pH - Il potere infettante rimane ottimo a pH 7 per la maggior parte dei virus.  Disinfettanti - Scarsa la resistenza a tutti i disinfettanti.  Raggi ultravioletti e raggi X - Scarsa resistenza.  Antibiotici - Non sono sensibili a questi farmaci. È dunque inutile prendere l'antibiotico per l'influenza! Quando il medico lo prescrive, è solo per evitare le complicazioni batteriche che andrebbero ad aggravare
  • 5. Struttura Una particella virale completa prende il nome di virione ed è suddivisa in due parti: - interna fatta di DNA o RNA: contiene le informazioni genetiche per la replicazione di sé stessa e per la sintesi dei protidi della parte esterna; - esterna di natura proteica: si chiama capside è costituita da capsomeri (catene polipeptidiche) simmetricamente distribuiti.
  • 6. Batteriofago,simmetria binaria. Modelli di strutture virali.
  • 7. Alterazioni di colore e malformazioni indotte da CMVsu foglia di zucchino Striature su foglie di orzo indotte dal (CMV= Virus del mosaico del citriolo) Virus del mosaico giallo striato dell’orzo (BYSMV). Alterazioni di colore su frutto di pesco indotte Giallume su pomodoro indotto dal viroide del mosaico latente del pesco dal virus del mosaico dell’erba medica (AMV)
  • 8. I batteri  I batteri sono organismi unicellulari appartenenti al Regno delle Monere.  Le dimensioni sono variabili da frazioni di micron a qualche micron.  Le cellule sono procariote (il nucleo non è avvolto da membrana e contiene un solo cromosoma), sono quindi cellule più semplici di quelle degli organismi superiori, ma più complesse dei virus che, come già detto, possono svilupparsi solo all'interno di cellule e contengono un solo acido nucleico.  I batteri sono fondamentali per la vita sulla Terra. Basti pensare alloro ruolo in natura nel processo di riciclaggio dei materiali di scarto, animali e vegetali, e alla loro partecipazione a cicli naturali, quali quello dell'azoto, che condizionano la vita sul pianeta.  Una grande quantità di microrganismi, inoltre, sono uti­lizzati nei processi industriali, come agenti naturali delle fermentazioni, della trasformazione e della produzione di sostanze con effetto terapeutico, come gli antibiotici.
  • 9. Rappresentazione schematica di una cellula batterica
  • 10. Struttura  Osservandoli al microscopio ottico ed elettronico si vede dall'esterno all'interno la parete cellulare a volte coperta da una capsula e dotata di ciglia, una membrana citoplasmatica che racchiude il citoplasma in cui sono immersi la sostanza nucleare, i plasmidi ed i ribosomi.
  • 11. Struttura  Capsula: in alcune specie, oltre alla parete cellulare, c'è un'ulteriore struttura di difesa: uno strato muco- gelatinoso (proteine e polisaccaridi) per lo più molto sottile, ma in alcuni casi, come nello pneumococco o nel carbonchio, di una certa consistenza.  Ciglia: di natura proteica, sono l'organo di locomozione dei batteri. Sono presenti in numero variabile e permettono di classificare i batteri in atrichi (immobili), monotrichi, anfitrichi, peritrichi; .  In alcuni batteri si trovano i pili, strutture più corte delle ciglia, che svolgono un'importante funzione nel processo di riproduzione batterica.
  • 12. Parete cellulare  Parete cellulare: circonda la cellula al di là della membrana citoplasmatica ed ha funzione di protezione.  Alcuni antibiotici distruggono la parete rendendo il batterio vulnerabile e consentendo la sua distruzione anche in soluzione iso­tonica.  Chimicamente la parete è costituita di un muco-complesso, soprattutto aminoacidi, che formano uno strato più o meno spesso. La struttura biochimica della parete è responsabile della diversa colorazione che i batteri assumono dopo trattamento con il colorante di Gram.  Le cellule vengono colorate con violetto di genziana e soluzione iodo-iodurata finché tutte le forme microbiche appaiono colorate. Dopo lavaggio in alcol, alcune conservano il colore e sono dette Gram-positive (conservano il blu- violetto), altre lo perdono e sono dette Gram-negative (si colorano in rosso). La diversa risposta è dovuta ai peptidoglicani che costituiscono per metà o quasi completamente (40-90%) la parete delle cellule che restano colorate e solo il 5-10% delle altre, dove la parete è formata soprattutto da lipopolisaccaridi.
  • 13. Membrana citoplasmatica  Membrana citoplasmatica: è la porzione più sottile del citoplasma, ricca di lipidi; svolge la funzione di permeabilità selettiva per le sostanze. che escono ed entrano nel batterio.  È sede degli enzimi respiratori e svolge un ruolo fondamentale nel processo di divisione cellulare.
  • 14. Struttura  Citoplasma: è un sistema colloidale di aspetto omogeneo, costituito di proteine e soprattutto di RNA, raccolti in granuli detti ribosomi dove avviene la sintesi proteica. Nei batteri fotosintetici sono presenti strutture vescicolari dette cromatofori contenenti pigmenti fotosintetici ed enzimi.  Sostanza nucleare: è un ammasso tenue e compatto di un filamento di DNA privo di membrana di rivestimento.  Il cromosoma batterico contiene tutti i geni necessari alla crescita e riproduzione della cellula, ma in quasi tutte le cellule, sono state osservate altre molecole di DNA, dette plasmidi che contengono circa 30 geni. I plasmidi sono circolari come il cromosoma e autoduplicanti. Di solito si duplicano assieme al cromosoma ed ogni cellula figlia ne contiene una copia; altre volte ancora non si duplica affatto e la nuova cellula è priva di plasmide. Esistono molti tipi di plasmidi: particolarmente importanti sono il plasmide F (fattore sessuale) e il plasmide R (fattore di resistenza ai farmaci, tra cui gli antibiotici) .  Il cromosoma batterico è un unico filamento che può raggiungere, quando è disteso, fino a 1000-1500 millimicron e, poiché la cellula non supera i 2-3 millimicron, il DNA batterico viene riavvolto più volte su sé stesso e compat­ tato da RNA specifici.
  • 15. RIPRODUZIONE  La maggior parte dei batteri si riproduce per scissione binaria e spesso le cellule rimangono unite a formare catenelle anche ramificate. Talvolta si riproducono per gemmazione.  Tutti i batteri si riproducono asessuatamente, ma può avvenire anche una riproduzione sessuata detta coniugazione. Di essa è responsabile un particolare tipo di plasmide, detto F (fertilità).  Il plasmide F contiene una ventina di geni, tra cui quello che stimola la produ­zione dei pili.  F+ (cellule maschio) sono dette le cellule che, possedendo il plasmide F, hanno la possibilità di emettere pili, per mezzo dei quali, come attraverso un ponte citoplasmatico, il plasmide viene trasferito nella cellula, che ne era priva (F- o cellula femmina) che diviene F+.
  • 16. FORMAZIONE DELLE SPORE
  • 17. Le spore batteriche  Quando le condizioni esterne non sono del tutto favorevoli si può avere la produzione di spore.  Queste spore non devono essere confuse con le spore prodotte dagli sporangi, tipiche della riproduzione asessuata descritta studiando le Crittogame.  Nei batteri le spore non sono strutture riproduttive, ma una importante forma di sopravvivenza in condizioni avverse.
  • 18. Metabolismo batterico  L'accrescimento e la riproduzione batterica richiedono energia, che può essere ricavata dalla luce o da sostanze chimiche.  Da questo punto di vista i batteri possono essere divisi in: - batteri fotosintetici (autotrofi), - batteri chemiosintetici litotrofi (autotrofi), - batteri chemiosintetici organotrofi (eterotrofi)
  • 19. Classificazione  Forma: Cocchi (Stafilococchi, Diplococchi, Streptococchi), Spirilli, Vibrioni, BaciIli, Micobatteri, Spirochete .  Caratteristiche della parete cellulare: Gram + (parete con peptidoglicano), Gram - (parete con peptidoglicano e lipopolisaccaridi).  Metabolismo: aerobi, anaerobi, aerobi/anaerobi facoltativi; capacità fermentativa alcolica o lattica.  Capacità di produzione di spore: Sporigeni, Asporigeni.  Patogenicità: patogeni vegetali o animali, non patogeni.
  • 20. I batteri nell’industria agroalimentare  Molti sono i microrganismi capaci di operare negli alimenti trasformazioni utili di cui l'industria agroalimentare si avvale, ma altrettanto spesso i microrganismi possono raggiungere gli alimenti, alterarli o renderli pericolosi per il consumatore.  Tutta la filiera produttiva degli alimenti deve essere tenuta sotto controllo poiché le fonti di contaminazione sono numerose.  Aria, acqua e suolo infatti possiedono una carica microbica che può essere trasmessa alle materie prime, ai macchinari, agli utensili di lavoro e ai contenitori, mentre negli alimenti di origine animale possono essere presenti poiché microrganismi provenienti da animali malati.  Anche il personale addetto alle lavorazioni infine può essere causa di contaminazione e deve osservare precise norme igieniche di preven­zione.
  • 21. Tossinfezioni alimentari.  Consumare cibi inquinati può dare luogo a disturbi più o meno gravi noti come  Le tossinfezioni alimentari sono dovute a tossine, sostanze tossiche prodotte dai batteri in due modi: - esotossine presenti nell'alimento ingerito, prodotte in precedenza dai microrganismi che in quell'alimento hanno proliferato; - endotossine prodotte dai microrganismi, ingeriti insieme al cibo inquinato, che continuano a moltiplicarsi nell'intestino dell'ospite.
  • 22.  L'alimento può pertanto essere pericoloso perché contaminato dalla presenza del batterio stesso che raggiunge così l'organismo, produce endotossine e causa la malattia: - la brucellosi o febbre di Malta si trasmette spesso attraverso il latte e i formaggi soprattutto di pecora o di capra inquinati da Brucelle, - la febbre tifoide attraverso le Salmonelle presenti nell'acqua, nei molluschi raccolti vicino a sbocchi di fognature, nel latte o nei gelati. - il botulismo è dovuto al Clostndium botulinum, batterio normalmente presente nell'intestino degli erbivori è diffuso in vari alimenti vegetali ed animali. Il Clostridium produce spore molto resistenti, difficilmente distrutte dalla temperatura di cottura del cibo. Occorre pertanto fare molta attenzione ai cibi conservati, poiché se il prodotto ne era contaminato e non è stato sufficientemente sterilizzato, durante la conservazione le spore germinano e danno forme batteriche normali che producono una esotossina altamente venefica, capace di provocare la morte di chi se ne ciba senza ulteriore cottura.
  • 23. La contaminazione degli alimenti  Le principali fonti di contaminazione degli alimenti sono di origine biologica o chimica: - microrganismi patogeni, - micotossine - composti chimici.  Comunemente si crede che i maggiori pericoli per la salute vengano dai composti chimici (ad esempio i pesticidi).  In realtà, la maggior parte degli episodi di infezioni alimentari è di origine biologica e, precisamente, microbica: in Italia, per esempio, si registrano circa 23.000 casi all’anno di salmonellosi, che potrebbero essere limitati con l’adozione di adeguate norme di igiene.
  • 24. I microrganismi  I microrganismi La qualità microbiologica di un alimento è un aspetto fondamentale per il suo valore, in quanto ne condiziona la conservazione e l’igiene.  La qualità microbiologica degli alimenti è strettamente correlata: - all’assenza o alla presenza di microrganismi in grado di provocare alterazioni nell’alimento stesso; - a un’idonea procedura di produzione; - all’assenza o alla presenza di microrganismi patogeni.
  • 25. I microrganismi  La presenza di microrganismi (batteri, lieviti e muffe) nei prodotti alimentari è del tutto normale e non tutti i microrganismi presenti sono coinvolti nei processi di alterazione degli alimenti. Anzi, alcuni microrganismi (definiti «utili», come per esempio i batteri lattici) sono fondamentali nella produzione di alimenti quali i prodotti lattiero-caseari e i salumi. Rientrano in questa categoria anche quei microrganismi che riescono a ridurre lo sviluppo di microrganismi patogeni o indesiderati nell’alimento.  Altri microrganismi (che sono detti «inerti») non influenzano la conservazione del prodotto.
  • 26. I microrganismi  Esistono tuttavia alcuni microrganismi (detti «alteranti») che possono modificare le caratteristiche organolettiche del prodotto alimentare, a volte anche in maniera evidente. Ad esempio le alterazioni si manifestano sotto forma di: - sviluppo di cattivi odori di diverso tipo (identificati come odore di ammoniaca, di pesce, di acido ecc.); - modificazione della consistenza dell’alimento (produzione di gas, inizio del processo di putrefazione ecc.); - variazione del colore dell’alimento.  I microrganismi più dannosi per la salute sono i microrganismi patogeni, che possono essere presenti negli alimenti anche in assenza di evidenti alterazioni: questo facilita la loro assunzione attraverso alimenti o bevande che pur essendo contaminati non si presentano come tali.
  • 27. I microrganismi patogeni  Come indica il loro nome, i microrganismi patogeni possono provocare delle malattie. Possono, ma non necessariamente le provocano.  I loro effetti patogeni dipendono infatti da una serie di fattori: - la quantità o il numero di cellule patogene presenti nell’alimento (è necessario un dosaggio ben preciso che varia da specie a specie per provocare la malattia); - lo stato di salute generale della persona; - le condizioni del sistema di difesa della persona (anziani, bambini, immuno depressi, gestanti e soggetti ospedalizzati sono i più esposti); - la quantità di alimento contaminato ingerito.  Le malattie causate dall’assunzione di alimenti contaminati da microrganismi patogeni sono di due tipi: (1) infezioni, causate dall’azione diretta del microrganismo sull’uomo; (2) intossicazioni, provocate dalle tossine prodotte dal microrganismo nell’alimento.
  • 28. Le micotossine  Le micotossine sono sostanze prodotte da alcuni funghi filamentosi (muffe) che crescono su cereali, frutta e altri vegetali, nel campo o dopo la raccolta. Queste muffe (tossiche per l’uomo e per gli animali) si sviluppano solo in particolari condizioni ambientali o climatiche e possono contaminare gli alimenti durante le fasi di produzione, lavorazione, trasporto e immagazzinamento.  Tali tossine possono rimanere nell’alimento anche quando la muffa che le produce non è più viva.  Gli alimenti più soggetti a contaminazione da micotossine sono: - vegetali quali i cereali, i legumi, la frutta secca (ad esempio arachidi, pistacchi ecc.), le spezie, il cacao e il caffè verde; - alimenti di origine animale quali formaggi e salumi (se contaminati durante l’immagazzinamento) e latte, carne e uova (se i mangimi destinati agli animali degli allevamenti sono inquinati); - birra e vino (se le materie prime utilizzate sono contaminate).  L’assunzione di alimenti contaminati dalle micotossine può provocare intossicazioni acute, quando si ha un’ingestione di una singola dose significativa o di più dosi elevate (questi casi sono molto rari nei paesi occidentali) o croniche, quando si ha un’ingestione di piccole dosi ripetuta nel tempo con effetto di accumulo
  • 29. Composti chimici  Gli alimenti possono essere contaminati anche da sostanze chimiche,sia prodotte naturalmente da vegetali e animali, sia da residui dei processi di produzione e trasformazione degli alimenti stessi.  Negli alimenti di origine vegetale, i contaminanti chimici sono principalmente residui di prodotti fitosanitari (come i pesticidi), mentre negli alimenti di origine animale sono residui di ormoni e/o medicinali.  Altre sostanze chimiche sono gli additivi usati per la conservazione degli alimenti o quelle sostanze derivate dai contenitori utilizzati per il confezionamento, il trasporto e la vendita delle merci.

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