Cellula procariote

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Una diapositiva ben fatta sulla cellula procariote.

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  • Strutture di una cellula procarioticaStrutture fondamentali: Parete cellulare o

    peptidoglicano Nucleo Citoplasma Membrana citoplasmatica Mesosomi.Strutture facoltative: Capsula Pili Flagelli Spore

  • Struttura della cellula procariotica

  • Parete cellulare

    Caratteristiche

    Struttura pi importante e caratteristica dei batteri

    Delimita esternamente la cellula batterica, al di fuori della membranacitoplasmatica

    Struttura fondamentale per garantire lintegrit cellulare

    Posseduta universalmente da tutti i batteri ad eccezione del genere Mycoplasma (assenza di parete) e del genere Chlamydia (parete di diversa composizione)

    Struttura esclusiva dei batteri, non ha corrispondenza negli eucarioti; i miceti hanno parete cellulare, ma costituita da polisaccaridi e

    proteine

  • Parete cellulare o peptidoglicanoLo spessore della

    parete cellulare: Il peptidoglicano

    o mureina nei Gram+ varia dai 200-800 A.

    Nei Gram- varia dai 20-30 A.

  • Funzioni della parete cellulare Protezione meccanica. Protezione chimica Protezione osmotica. Permeabilit aspecifica. Conferimento della forma. Funzione immunitaria. Funzione di virulenza. Funzioni accessorie di ancoraggio. Responsabile della reazione di Gram.

  • Funzioni della parete cellulareProtezione dalla lisi

    Azione del Lisozima, Azione della Penicillina:

    Protoplasti (Gram+)assenza di parete.

    Sferoplasti (Gram-)presenza di parete.

  • Struttura tridimensionale del peptidoglicano

    Il componente fondamentale della parete un polimero, il peptidoglicano che costituito da 3 parti:

    a) da uno scheletro portante di natura polisaccaridica;

    b) da corte catene peptidiche;c) da legami crociati che si stabiliscono tra le

    corte catene peptidiche.

  • Struttura del peptidoglicanoA) lo scheletro portante contiene 2 zuccheri:

    N-acetylglucosamina(NAG) e lN-acetylmuramico (NAM) in sequenza alternata uniti da legami beta 1-4 glicosidici.

    Il Lisozima idrolizza questo legame beta 1-4.

  • Struttura del peptidoglicanoB) La seconda parte del polimero,

    consta di una corta catena tetrapeptidica legata al 4 gruppo carbossilico dellN-acetylmuramico. Gli aminoacidi che la compongono sono:

    1) L-alanina2) D-acido glutammico3) L-ornitina-- l-aminobutirrico- L-

    omoserina.4) D-alanina.Durante la biosintesi del peptidoglicano

    la catena non tetra ma un pentapeptide e termina con un dimero D-ala-D-ala.

  • Struttura del peptidoglicanoC) Le Transpeptidasi sono gli

    enzimi che regolano la formazione dei legami trasversi.

    Questi enzimi vengono inibiti dalle penicilline.

    I legami crociati si riscontrano tra il 3 ed il 4aa. di una successiva catena tetrapeptidica.

    Es. Ponte pentagliciniconello S.aureus.

    Nei Gram+ i legami crociati sono pi numerosi rispetto ai Gram-.

  • Acidi teicoici e lipoteicoiciSono presenti nei Gram+.

    Sono catene di glicerolo o ribitolocon legami fosfodiesterici legati alla parete (peptidoglicano ) o alla membrana citoplasmatica.

    Hanno funzione antigenica. Hanno funzione dadesivit.

  • Parete cellulare Gram-

    E resa pi complessa rispetto ai Gram+ dalla presenza di una membrana posta esternamente ad un sottile strato di peptidoglicano

    Caratteristiche

    Costituenti : A partire dallesterno allinterno, i Gram negativi presentano:a) La membrana esternab) Lo spazio periplasmicoc) Il peptidoglicano (sottile).La Lipoproteina di Braununisce la membrana esterna al peptidoglicano

  • Spazio periplasmico: E lo spazio tra linterno della membrana

    esterna e lesterno della membrana citoplasmatica.

    Contiene : Enzimi idrolitici (proteasi, fosfatasi, lipasi,

    nucleasi ed enzimi degradanti i carboidrati). Esoenzimi : come collagenasi, ialuronidasi,

    proteasi e beta lattamasi. Proteine di trasporto delle sostanze nutritive e

    proteine costituenti il sistema di chemiotassi.

  • Membrana esterna

    I sistemi di trasporto presenti sulla membrana esterna sono di 6 tipi : I, II,III,IV,V,VI

    Il sistema di tipo III considerato un fattore di virulenza.

  • La membrana esterna

    La membrana esterna come un rigido sacco intorno alla cellula. Essa mantiene la struttura batterica ed una barriera impermeabile a grosse molecole e a molecole idrofobiche.

    Ha funzione di protezione alle condizioni ambientali avverse.

  • La membrana esterna presenta 2 strati: linterno costituito da un doppio strato

    di fosfolipidi dove sono immerse le proteine.

    Esternamente si trova il Lipopolisaccaride (LPS).

    Il Lipopolisaccaride consta di 3 parti: Lipide A, Core polisaccaridico, Catena laterale O.

  • Membrana esterna

    Le proteine sono: Le porine e le OMP(proteine della membrana esterna).

    Le porine : permettono la diffusione di molecole idrofiliche di dimensioni inferiori a 700Da attraverso la membrana. La membrana esterna e il canale delle porine permettono il passaggio di metaboliti e di piccoli antibiotici idrofili, ma la membrana esterna una barriera per antibiotici di grandi dimensioni o idrofobici e proteine come il lisozima.

  • LPS

  • Parete cellulare Gram-

    lipopolisaccarideSostituisce il foglietto fosfolipidico pi esterno, consiste di tre

    porzioni:

    1) una porzione lipidica (lipide A) rappresenta lendotossina cio la frazione tossica. Al lipide A legata una porzione polisaccaridicaproiettata allesterno della membrana e composta a sua volta da due parti:

    a) una catena di zuccheri (parte centrale o core) con struttura costante in tutti i Gram negativi appartenenti alla stessa specie

    b) una lunga catena polisaccaridica di composizione differente nei batteri appartenenti alla stessa specie con spiccate proprietantigeniche (antigene O)

  • Endotossine ed altri componenti della parete cellulare

    La presenza di componenti della parete cellulare batterica agisce come un segnale di infezione che, attraverso diversi e potenti meccanismi di allarme avverte lorganismo affinch attivi i sistemi di protezione dellospite.

    Le macromolecole presenti in queste strutture (PAMP) modelli molecolari associati al patogeno, si legano alle molecole del recettore (TLR) e stimolano la produzione di citochine.

  • Endotossine ed altri componenti della parete cellulare

    Durante una infezione da Gram+ vengono rilasciate il peptidoglicano e i suoi prodotti di degradazione, inoltre gli acidi teicoici e gli acidi lipoteicoici, i quali stimolano la risposta pirogenica (febbre) di fase acuta endotossino-simile. IL lipopolisaccaride (LPS) prodotto da batteri Gram- un attivatore delle reazioni infiammatorie e della fase acuta ed detta endotossina.

  • Endotossine ed altri componenti della parete cellulare

    Durante linfezione, i batteri Gram negativi rilasciano lendotossina, che si lega a specifici recettori /CD14,TLR4) presenti sui macrofagi, sulle cellule B e su altre cellule e stimola la produzione e il rilascio di citochine di fase acuta quali: IL-1,IL-6,IL-8, TNF, le prostaglandine .

  • Endotossine a bassa concentrazione: lendotossina stimola linsorgere delle

    risposte protettive come la febbre, la vasodilatazione e lattivazione delle risposte infiammatorie e immunitarie. Tuttavia i livelli di endotossina nel sangue dei pazienti con sepsi (batteri nel sangue) dovuta a gram negativi possono essere molto alti e la risposta sistemica contro di essi pu essere eccessiva, provocando uno shock settico o addirittura la morte.

  • Alte concentrazioni di endotossina: possono attivare la via alternativa del complemento e la produzione di anafilotossine (C3a,C5a), contribuendo alla vasodilatazione e allaumento di permeabilit dei capillari. In combinazione con TNF e IL-1 ci pu causare ipotensione e shock. La coagulazione intravascolare disseminata (CID) pu essere il risultato dellattivazione delle vie della coagulazione.

    La febbre alta, le petecchie (lesioni cutanee dovute a dilatazione dei capillari) e i sintomi potenziali di shock (provocato da un forte aumento della permeabilit capillare) associati allinfezione da N. meningitidis

  • Effetto del rilascio di citochine

  • Funzioni biologiche dellendotossina: Febbre, Pirogenicit. Letalit nei topi. Leucopenia, Leucocitosi. Attivazione del complemento. Nausea, Vomito, Diarrea Ipotensione , Ipoglicemia. CID. Piastrinopenia Shock da endotossine Collasso cardiocircolatorio Morte ( in alcuni casi)

  • Citoplasma

    Il citoplasma batterico estremamente semplice, privo di molti elementi morfologici che caratterizzano il

    citoplasma delle cellule eucariotiche quali: reticolo endoplasmico apparato del Golgi mitocondri lisosomi vacuoli

  • Citoplasma : composizione

    H2O Componenti inorganici: sodio, magnesio, calcio, ferro etc Macromolecole organiche Polimeri

    Le sostanze organiche contribuiscono maggiormente a generare una elevata pressione osmotica che contraddistingue linterno dellacellula. Tale pressione maggiore nei Gram+ e minore nei Gram-

  • Citoplasma (chaperones)Sono molecole che si legano alle proteine denaturate.

    Sono importanti perchpermettono ai procarioti e agli eucarioti di resistere a stress, alte T, radiazioni (HSP).

    Proteggono le cellule batteriche dal danno termico.

    Servono come trasporto di proteine attraverso la membrana.

  • Inclusioni citoplasmaticheOccasionalmente nel citoplasma sono presenti granulazioni (inclusioni) citoplasmatiche, di diversa composizione aventi il significato di accumuli di materiale di riserva.

    Sono costituiti da:

    Glicogeno

    Acido -idrossi-butirrico

    Polisaccaridi

    Polifosfati

    I granuli di polifosfati sono detti metacromatici presentano il fenomeno della metacromasia si colorano diversamente rispetto al colore utilizzato. Sono particolarmente abbondanti in Corynebacterium diphteriaecostituendone un carattere distintivo importante utile per lidentificazione.

  • Membrana citoplasmaticaStruttura:

    Modello di Singer a mosaico fluido.

    Proteine e Lipidi. Esternamente idrofilica. Internamente idrofobica. Dimensioni 5-10 nm. Doppio strato di fosfolipidi

    dove sono immersi 2 tipi di proteine :

    Proteine periferiche (20-30%) Proteine integrali (70-80%).

  • Membrana citoplasmatica Funzioni:

    Barriera permeabile selettiva. Barriera meccanica. Trasporto di sostanze selettive. Sede di processi metabolici (respirazione,

    fotosintesi, biosintesi). Separa linterno della cellula con lambiente

    cellulare. Presenza di chemiorecettori.

  • Membrana citoplasmatica

    Trasporto di sostanze nutritive: Trasporto passivo (diffusione

    facilitata); Trasporto attivo; Traslocazione di gruppo; Trasporto del ferro (siderofori) Sistemi ABC

  • Trasporto passivoLe molecole si muovono

    da una regione ad alta concentrazione ad una pi bassa, senza dispendio di energia.

    Grazie a proteine carrier dette permeasi.

  • Trasporto attivoLe molecole vengono trasportate contro gradienti di concentrazione (con consumo di energia).

    Le molecole trasportate non subiscono modificazioni.

    Lenergia una energia legata alla forza protonmotrice (PMF).

  • Traslocazione di gruppo

    E un processo dove le molecole trasportate nella cellula vengono modificate chimicamente.

    I sistemi di traslocazionesono il PEP ed il PTS.

    PEP (fosfoenolpiruvato) saccarosio.

    PTS (fosfotransferasi ) glucosio, fruttosio, mannitolo, saccarosio.

  • Distribuzione del ferro

    Presenza di siderofori capaci di legare il ferro, importante per la crescita dei batteri.

    Proteine dellospite in competizione con i sideroforisono la Trasferrina, Lattoferrina.

  • Il trasporto mediato dai sistemi ABC

    Utilizza proteine periplasmatiche,una proteina transmembranaria che funziona da canale di trasporto e un terzo componente citoplasmatico che fornisce lenergia necessaria, ottenuta per lidrolisi dellATP; da questo deriva lacronimo ABC (ATP-bindingcassette)

  • NucleoIl nucleo non delimitato da membrana nucleare. Appare come un materiale filamentoso, costituito da DNA immerso nel citoplasma non separato da alcuna membrana

    Forma bicatenaria, circolare, singola (cromosoma).

    Si osserva al m.e. Si divide per replica

    semiconservativa. Presenza di plasmidi. Molecole circolari di DNA

    bicatenario, replica autonoma, liberi o integrati nel cromosoma,

    2 tipi coniugativi e metabolici.

  • MesosomiIl citoplasma batterico non presenta n mitocondri, n cloroplasti. I mesosomisono invaginazioni della membrana plasmatica.

    Forma vescicolare, tubulare, lamellare. Si dividono in:

    Mesosomi settali: aiutano la replica del cromosoma batterico.

    Mesosomi lamellari sono implicati nel processo di secrezione.