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Microbiologia

La microbiologia è la scienza che studia i microrganismi,ossia tutti quegli organismi uni o pluricellulari che non sono visibili all'occhio umano date le loro ridotte dimensioni [dell'ordine dei nanometri(10^-9m)]. I primi microrganismi che furono studiati sono gli Archea, organismi procarioti (senza un nucleo morfologicamente identificabile) che vengono considerati come la specie più antica che per lungo tempo fu reputata simile ai batteri. Questa scienza a sua volta si suddivide in altre branche che si occupano di studiare nello specifico alcuni tipi di microrganismi. Le principali sono :

Virologia: Studio dei Virus

Batteriologia: Studio dei Batteri e alcuni procarioti come gli Archea

Micologia: Studio dei Funghi come ad esempio lieviti (unicellulari) o muffe (pluricellulari)

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I Batteri

La classe dei batteri racchiude l'insieme degli organismi unicellulari del dominio dei procarioti. I primi microrganismi comparvero 3,8 miliardi di anni fa e presero il nome di Cianobatteri, essi furono in grado di generare l’atmosfera per permettere la vita agli altri organismi superiori. Infatti, i batteri, i virus come gli altri esseri viventi, hanno bisogno di muoversi, riprodursi ed evolversi avendo vita propria. I batteri rappresentano inoltre la maggior biomassa sulla terra ( 5*10^30), anche se fino ad ora si pensa si sia studiato solo l'1% di tutte le specie esistenti.
I batteri fanno parte della nostra vita di tutti i giorni, si trovano da per tutto e svolgono anche ruoli importanti nel nostro corpo.

Grazie ad alcuni studi e calcoli si è giunti alla conclusione che nel corpo di un uomo di età compresa tra i 20 ed i 30 anni e con un peso di circa 70kg, si possono trovare circa 39 trilioni di batteri, addirittura un numero più elevato di quello che si stima per le cellule, ossia 30 trilioni

Ron Sender – Revised Estimates for the Number of Human and Bacteria Cells in the Body

(I trilioni corrispondono a 10^18 unità).
I batteri possono distinguersi tra di loro grazie a delle forme specifiche :

Coccoide

Bacillo

Vibrione

Spirillo

Spirocheta

I batteri sono dotati inoltre di una capsula batteria costituita da uno strato mucoso, a base polisaccaridica, che avvolge tutta la cellula batterica.

Ha la funzione di adesione parassitica e, in qualche caso (streptococco della polmonite), è essenziale alla patogenesi, oltre ad avere attività antigenica. La sua composizione chimica e codificata nel DNA, per cui viene sfruttata diagnosticamente per l'identificazione sierologica di alcuni tipi di batteri, come ad esempio la salmonella

Fabio Fanti – Biologia, microbiologia e biotecnologie

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I batteri si possono suddividere in 2 grosse classi importanti Gram Positivi (+) e Gram Negativi(-).

Gram(+): La parete cellulare di questi batteri è formata da circa il 90% di peptidoglicano che assume un colore viola quando il batterio viene colorato tramite la tecnica di colorazione di Gram.Questa è una classificazione dei batteri in base alla presenza di una parete cellulare semplice.

Gram (-): La parete cellulare di questi batteri risulta essere più complessa, infatti essi posseggono una doppia membrana, una interna e un esterna chiamata parietale. Il peptidoglicano è presente in percentuale minore e si trova tra le due membrane, essendo la membrana più esterna permeabile al solvente, permette ad esso di decolorare il violetto conferendo alla parete batterica un colore rosa, il colore tipico dei gram negativi.

Riproduzione

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I microrganismi procarioti come i batteri, si riproducono attraverso un processo asessuato noto come scissione binaria. Il processo inizia con l'allungamento e la duplicazione del DNA, si ha in seguito la formazione di un setto all'interno della cellula madre grazie a un ripiegamento della parete cellulare verso il centro della cellula. Al momento della divisione entrambe le cellule figlie ricevono in egual quantità i nutrienti necessari a condurre una vita propria, inoltre grazie al setto che si è formato, viene assegnato a ognuna delle cellule figlie il DNA duplicato all'inizio del processo. Questa processo riproduttivo è di tipo esponenziale perché da ogni singola cellula se ne generano altre due, che a loro volta ne generano altre quatto e cosi via.
( Es di tempo di riproduzione Escherichia Colli : 20 min)

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Coltura Microbiologica

L'alta capacità di adattamento e la versatilità metabolica dei batteri li rendono ubiquitari, cioè capaci di colonizzare e/o parassitare tutti gli ambienti di vita adattandosi alle loro condizioni. La loro crescita in laboratorio è reso grazie ad ad attività metaboliche facilitate dalla disponibilità dei nutrienti nel terreno di coltura, ossia il substrato su cui essi crescono.

Terreni di Coltura:

Sono substrati artificiali contenenti fattori nutrizionali di crescita adatti al mantenimento in vita dei microrganismi. In base alla loro composizione si possono distinguere in : naturali ( latte, patata, malto ecc), sintetici ( con composizione chimica ben definita) o semi sintetici ( con composizione chimica non perfettamente definita, in quanto si ottengono per estrazione organiche animali o vegetali (agar, brodo nutriente , ecc)

Fabio Fanti – Biologia, microbiologia e biotecnologie

La coltura dei microrganismi avviene in Piastre Petri che possono essere di vetro o di plastica ( monouso). Come primo punto si sceglie il terreno adatto alla crescita del microrganismo che si vuole isolare, lo si prepara come da indicazione sul recipiente e in base alla quantità di piastre che si vogliono seminare. Il campione prima di essere seminato deve essere opportunamente diluito se si vuole avere una crescita controllata e per poter condurre una conta batterica. Prima di seminare,in base al tipo ti terreno e di microrganismo, è necessario adottare il tipo di isolamento adeguato. I principali sono :

Isolamento Diretto : Adatto quando si vuole ottenere un insieme di colonie batteriche formate da microrganismi diversi ma con caratteristiche metaboliche comuni.

Isolamento per arrichimento : Adeguato nel caso in cui si voglia favorire lo sviluppo di una specie a discapito di altre specie contaminanti nel campione. ( Es: Escherichia Colli e Salmonella presenti nello stesso campione).

Isolamento per striscio : Questo metodo permette di ottenere colonie ben distribuite sulla superficie del terreno, attraverso l'uso di un ansa

Isolamento per Spatolamento : Questa tecnica permette di ottenere una distribuzione omogenea di batteri su tutta la superficie della piastra.

Isolamento per Inclusione : In questa tecnica il campione non viene seminato sulla superficie del terreno, ma all'interno del mezzo colturale. Attraverso questo tipo di isolamento è possibile ottenere microrganismi anaerobici facoltativi ossia quelli che posso vivere sia in condizioni ossigenate che i sua assenza.

Quando le piastre sono pronte è necessario incubarle in un frigo-termostato a temperatura adeguata ( solitamente 37° se non diversamente specificato per la tipologia di microrganismi), questa temperatura è la simulazione di quella corporea, cosi da osservare come gli stessi batteri crescono nel corpo umano.

Alcune colture eseguite in laboratorio

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Sulla sinistra potete osservare la crescita di un fungo ( muffa) seminata da un campione prelevato per strisciamento di un tampone sterile sulle scale di un edificio.
Nell'immagine affiancata si può osservare una piastra contenente in dischetto imbevuto in vari antibiotici, finalizzato a verificare la resistenza agli antibiotici di alcuni ceppi batterici. Grazie per la lettura di questo mio articolo! Se tutto va per il meglio eseguirò una crescita colturale in casa, assolutamente non pericolosa e replicabile facilmente da chiunque si voglia cimentare e osservare con i propri occhi la crescita di qualche batterio/muffa).
Fonti Immagini
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Fonti Testuali
Valori relativi al numero di cellule e batteri nel corpo
Libri - Fabio Fanti – Biologia, microbiologia e biotecnologie