BATTERI: CARATTERISTICHE, MORFOLOGIA, TIPI, RIPRODUZIONE - BIOLOGIA - 2025

I batteri sono un grande gruppo di microrganismi procarioti. Di solito hanno una dimensione di pochi micron. Hanno diverse forme che vanno da quelle cilindriche a quelle a spirale, a quelle in canna.

Sono organismi praticamente onnipresenti e possono essere localizzati nel suolo, nei corpi idrici marini e d'acqua dolce, abitando la flora intestinale e la saliva di molti vertebrati e come parassiti di animali e piante. Sono stati trovati anche in ambienti estremi come sorgenti calde acide, prese d'aria idrotermali e rifiuti radioattivi.

Batterio Bacterium tartarophtorum, B. manitopoeum e Bacillus sporogenes che crescono in un contenitore di acciaio inossidabile. Tratto e modificato da commons.wikimedia.org

Questi microbi sono una parte essenziale di molti cicli di nutrienti. Sono il componente base del microbiota di tutte le catene trofiche e la loro biomassa può essere calcolata a circa 5 × 10 ³⁰ batteri sul pianeta terra.

Un altro dato interessante è quello della quantità di batteri che popolano il corpo umano: si pensa che in un essere umano medio ci siano circa 39 miliardi di cellule batteriche e la maggior parte di queste si trova come parte della flora intestinale.

La classificazione tradizionale dei batteri comprendeva un gruppo tassonomico polifiletico. Oggi quel gruppo è stato diviso in due domini batteri e archea. I batteri sono riconosciuti come il gruppo procariotico con lipidi di membrana composti da diacil diesteri di glicerolo.

D'altra parte, l'archea è il gruppo di procarioti la cui membrana è composta da lipidi isoprenoidi (glicerolo dietere o glicerolo tetraetere). Presentano anche differenze nel loro RNA ribosomiale, chiamato rispettivamente rRNA batterico e rRNA archeologico.

Morfologia

I batteri hanno una grande varietà morfologica e dimensione. Questi organismi unicellulari possono misurare da 0,3 micron a 0,5 millimetri, tuttavia, le loro misurazioni sono generalmente comprese tra 0,3 e 5,0 micron.

La forma chiamata cocchi (sferica) è la più comune tra i batteri. Tuttavia, anche altre forme come i bacilli (a forma di bastoncino o bacchetta) sono relativamente comuni.

Altri morph non così frequenti tra i batteri sono: virgole, chiamate anche vibrio (a forma di bacchetta leggermente ricurva o come il segno di punteggiatura ","), e spirilie o spirochete (con forme a spirale). Alcuni più insoliti hanno ancora la forma di stelle.

Altre caratteristiche non morfologiche

I rappresentanti del dominio del batterio, essendo organismi unicellulari procarioti, non presentano un nucleo definito o organelli membranosi complessi. La parete cellulare di questi ha un pectidoglicano che contiene acido muramico e i lipidi di membrana contengono acidi grassi a catena lineare con legami estere.

Presentano vescicole di gas. L'RNA di trasferimento ha timina (nella maggior parte dei tRNA) e N-formilmetionina (trasportata dall'iniziatore tRNA). Presentano mRNA policistronico, cioè codificano più di una proteina.

I ribosomi hanno una dimensione degli anni '70. Sono sensibili al cloramfenicolo e alla kanamicina, non mostrano sensibilità all'antibiotico anisomicina.

La RNA polimerasi batterica è una grande molecola. Ha cinque subunità di circa 410 kilodalton ciascuna. Inoltre, nella sua struttura la RNA polimerasi ha una scanalatura di 55 Å di lunghezza e 25 Å di larghezza. Sei sensibile alla rifampicina. Non ha promotori della polimerasi di tipo II.

I batteri fissano l'azoto, eseguono la fotosintesi basata sulla clorofilla e svolgono anche la chemolitotrofia (ossidazione di composti inorganici). Non producono metano né presentano l'enzima ATPasi.

ID

L'identificazione e la classificazione dei batteri è una delle questioni più complesse nella biologia dei microrganismi. Esistono numerose caratteristiche e metodi che vengono utilizzati per l'identificazione e la successiva classificazione di questi individui.

Le caratteristiche classiche includono morfologia, fisiologia e metabolismo, biochimica, relazioni e funzioni ecologiche e genetica.

Le analisi più comunemente utilizzate sono: prodotti di fermentazione, tipo di nutrizione, fonti di carbonio e azoto, inclusioni di stoccaggio, motilità, tolleranza osmotica, condizioni fisico-chimiche ottimali, pigmenti fotosintetici, tra molti altri.

Altre caratteristiche non classiche si trovano a livello molecolare. Negli ultimi decenni, l'uso di acidi nucleici e proteine ​​nella tassonomia dei batteri ha acquisito un grande slancio.

I confronti tra i geni (proteine ​​e acidi nucleici) forniscono ampie informazioni sulla parentela e, ovviamente, sulla somiglianza tra gli organismi.

Tipi (classificazione)

Batteri, era un termine tradizionalmente usato per designare tutti i procarioti unicellulari. Tuttavia, la sistematica molecolare ha mostrato che questo antico gruppo di organismi (procarioti) divergeva in 2 gruppi o domini.

Questi due gruppi sono stati chiamati eubatteri e archebatteri. Successivamente furono ribattezzati batteri e archea. Gli Archea sono un gruppo strettamente correlato ai membri di un terzo dominio, chiamato Eukarya.

Quest'ultimo gruppo è costituito da organismi eucarioti. Insieme, i 3 domini (batteri, archea ed eucarya) costituiscono l'attuale classificazione della vita.

Sistema dei 3 domini, Bacteria, Archea ed Eukarya. Tratto e modificato da commons.wikimedia.org

-Classificazioni dei batteri

I batteri possono essere classificati secondo vari criteri come:

Organizzazione cellulare

I batteri sono generalmente unicellulari, tuttavia, a seconda dell'organizzazione cellulare, possono essere classificati come "unicellulari e multicellulari".

Metabolismo

A seconda dell'ambiente in cui si trovano e del modo in cui svolgono i loro processi per ottenere energia e nutrienti, i batteri sono classificati in:

• Anaerobici: quelli che vivono e si sviluppano in ambienti privi di ossigeno.
• Aerobico: batteri che vivono e prosperano in ambienti con ossigeno.
• Facoltativo: quegli organismi che vivono e si sviluppano indistintamente in ambienti anaerobici o aerobici, cioè possono vivere in ambienti con o senza ossigeno.

Parete cellulare

A seconda della composizione della parete cellulare dei batteri, reagiscono alla colorazione di Gram, sia con un colore blu scuro o viola, o con un colore rosa o rosso e la loro classificazione è la seguente:

• Gram-positivi: colorazione blu o viola e parete cellulare ispessita.
• Gram-negativi: colore rosa o rosso e parete cellulare sottile o sottile.

Temperatura di crescita e sviluppo

A seconda delle temperature in cui si sviluppano questi microrganismi, possono essere classificati in:

• Psicrofili : quei batteri che si sviluppano in ambienti con temperature molto basse.
• Mesofili : batteri che vivono e si sviluppano a temperature comprese tra 15 e 35 ° C (temperature moderate), tuttavia alcuni ricercatori considerano mesofili organismi che si sviluppano in un intervallo compreso tra 20 e 40 ° C.
• Termofili : quelle cellule batteriche che si sviluppano e vivono ad alte temperature, cioè superiori a circa 45 ° C.

Forma

I batteri sono stati identificati da tempo in base alla loro forma e la loro classificazione è la seguente:

• Cocaceae : cilindrica o sferica. Queste forme hanno varie classificazioni in base al numero di celle che formano e alla forma che costruiscono. Ad esempio, per quanto riguarda i numeri, quando le cocaceae sono osservate in coppia vengono chiamate "diplococchi" e quando si trovano in numero di 4 vengono chiamate "tetracocchi". Ma quando si tratta di forma, se queste formano catene vengono chiamate “streptococchi”, quando formano grappoli “stafilococchi” e quando sono a forma di cubo si chiamano “sarcini”.
• Bacilli : batteri con forme allungate, come un bastoncino o un bastoncino. Quando questi bacilli formano catene vengono chiamati "streptobacilli".
• Cocobacilli : batteri semicilindrici ma appiattiti ai poli, di forma ovale.
• Spirilos : batteri con forme a spirale, simili a un cavatappi.
• Vibrio : organismi con la forma di un bastoncino corto e piegato, sono anche chiamati virgole, come il segno di punteggiatura.

Morfologia dei batteri. Tratto e modificato da commons.wikimedia.org

-Classificazione attuale del dominio del batterio

A seguito della rivoluzionaria classificazione di Carl Woese e colleghi nel 1990, la classificazione dei batteri è cambiata radicalmente. Attualmente, secondo l'LPSN o l'elenco dei nomi procarioti con standing nella nomenclatura (List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature), il dominio del batterio è diviso in 34 phyla. Tra questi phyla ci sono:

spirochete

Batteri allungati ed elicoidali. Gram negativo. Hanno un involucro cellulare esterno. Si muovono per mezzo di filamenti assiali.

Firmicutes

Gruppo di batteri Gram-positivi, principalmente con parete cellulare ispessita e basso contenuto o percentuale di GC. I Firmicutes sono principalmente a forma di bastoncello e talvolta a forma di cocco. Molte specie producono endospore.

proteobatteri

Batteri Gram-negativi, con morfologia varia e parete cellulare formata da lipopolisaccaridi. Principalmente eterotrofa, sebbene alcune specie possano fotosintetizzare. Sono molto abbondanti negli oceani e in altri specchi d'acqua.

I cianobatteri

Organismi batterici che hanno clorofilla e ficocianina. Si chiamano alghe blu-verdi. Sono Gram-negativi e capaci di fotosintesi ossigenata.

Bacteroidetes

I batteri si sono adattati a una grande diversità di habitat. Metabolismo anaerobico. Gram negativo. Alcune specie sono patogeni opportunisti.

Chlorobi

Gruppo di batteri che svolgono la fotosintesi anossigenica. Metabolismo anaerobico. Gram negativo. Sono chiamati batteri dello zolfo verde.

Chloroflexi

I batteri monodermici, cioè hanno una singola membrana cellulare. Hanno una parete cellulare esterna molto sottile di peptidoglicano. Il gruppo ha rappresentanti termofili e mesofili. Alcuni fotosintetizzano. Principalmente aerobico. Gram positivo.

Thermotogae

Sono batteri adattati a vivere in ambienti estremi. Sono considerati organismi ipertermofili. Metabolismo anaerobico e può elaborare i carboidrati. Sono Gram-negativi.

Riproduzione

Fissione binaria

Il principale meccanismo di riproduzione dei batteri è la fissione binaria o la bipartizione. È un tipo di riproduzione asessuata, in cui la cellula batterica deve raddoppiare di dimensioni e poi si divide, dando origine a due cellule figlie.

Questo tipo di riproduzione asessuata consente ai batteri di avere un tasso di crescita esponenziale della popolazione. In questo modo, la popolazione in crescita può fare un uso migliore e più veloce delle risorse disponibili ed espandere anche la possibilità di generare organismi o ceppi resistenti ai diversi ambienti in cui si sviluppano.

Fissione multipla

È un tipo di divisione cellulare in cui il nucleo è diviso in più parti uguali e quindi si verifica la divisione del citoplasma, dando origine e contemporaneamente a più cellule figlie.

Germogliando o germogliando

Questo tipo di riproduzione batterica asessuata si verifica in una posizione non specifica del batterio genitore. Inizia con un rigonfiamento nel citoplasma chiamato gemma, che poi raddoppia fino alle dimensioni del genitore e si separa come un nuovo individuo (cellula figlia). Questo tipo di riproduzione è stato osservato nei phyla Planctomycetes, Firmicutes e Cyanobacteria.

Produzione di baeociti

Questo tipo di riproduzione, chiamata anche fissione binaria atipica, consiste in una piccola cellula circolare (baeocita), che successivamente aumenta di massa o dimensione, formando una cellula vegetativa.

Durante l'aumento delle dimensioni questa cellula vegetativa replica più volte il suo DNA, successivamente passa alla fase riproduttiva dove subisce scissioni citoplasmatiche, che poi diventeranno decine o addirittura centinaia di baeociti. Questo tipo di riproduzione è stato studiato nei cianobatteri.

Nutrizione

I batteri hanno più tipi di nutrizione:

lithotrophs

Batteri che utilizzano substrati inorganici come nitriti, nitrati, ferro o solfati per la biosintesi o la conservazione dell'energia attraverso anaerobiosi o aerobiosi.

organotrophs

Organismi batterici che ottengono idrogeno o elettroni da fonti organiche come carboidrati, idrocarburi o lipidi. Questi organismi possono essere aerobici o anaerobici, anche eterotrofi o autotrofi.

Batteri autotrofi

Organismi che si sviluppano sintetizzando sostanze inorganiche che potrebbero essere carbonio, ma inorganiche come l'anidride carbonica.

Batteri eterotrofi

Quegli organismi che sintetizzano sostanze chimiche la cui fonte di carbonio è organica, come i polisaccaridi.

mixotrofia

Batteri che richiedono la sintesi di sostanze inorganiche per la conservazione e l'ottenimento di energia, ma richiedono anche composti organici per soddisfare le loro esigenze metaboliche biosintetiche.

Malattie causate

Della grande diversità di batteri nota all'uomo, solo pochi (in proporzione) causano malattie. Le patologie provocate da questi microrganismi nell'uomo possono essere classificate in base alla loro origine, cioè in base al meccanismo di trasmissione o acquisizione di questo:

- Airborne

I batteri che causano malattie trasmesse dall'aria di solito colpiscono il tratto respiratorio o il sistema respiratorio e in altri casi possono causare malattie della pelle. Ecco alcune malattie trasmesse dall'aria:

Difterite

Nella maggior parte dei casi questa malattia è trasmessa da Corynebacterium diphtheriae, sebbene C. ulcerans possa produrre manifestazioni cliniche simili.

La malattia viene trasmessa da una persona malata a una persona sana attraverso particelle trasmesse durante la respirazione. Può anche verificarsi attraverso il contatto con la secrezione di lesioni cutanee. La difterite può colpire quasi tutte le mucose e le forme cliniche più comuni sono:

• Faringea : è la manifestazione più comune. I sintomi includono malessere generale, febbre lieve, mal di gola e persino anoressia.
• Nasale anteriore : è la manifestazione clinica meno frequente. Si presenta come sangue dal naso. Può anche essere presente una secrezione mucosa purulenta o una pseudomembrana può svilupparsi nel setto nasale.
• Laringeo : questa manifestazione clinica della difterite produce febbre, raucedine, mancanza di respiro, tosse che abbaia e suoni acuti durante la respirazione. Se non viene controllato in tempo, può verificarsi la morte a causa dell'ostruzione delle vie aeree.
• Cutanea : si presenta come un'eruzione cutanea squamosa o come ulcere ben definite. A seconda della posizione dell'area interessata (membrana) e della sua estensione, possono verificarsi complicazioni come polmonite, miocardite, neurite, ostruzione delle vie aeree, artrite settica, osteomielite e persino la morte.

Legionellosi o malattia del legionario

La malattia è causata da un batterio aerobico Gram-negativo originario del suolo e degli ecosistemi acquatici chiamato Legionella pneumophila. Questo batterio è stato isolato anche negli impianti di condizionamento e nelle cabine doccia.

La malattia è il risultato della diffusione dei batteri attraverso l'aria da un serbatoio al sistema respiratorio umano. Gli uomini di età superiore ai 50 anni che sono compromessi dal fumo, dall'alcolismo o dalle immunodeficienze hanno maggiori probabilità di contrarre la malattia.

Il batterio si deposita nei fagosomi dei macrofagi alveolari, da dove si moltiplica e provoca danni ai tessuti. I sintomi di questa malattia sono: tosse senza espulsione delle secrezioni respiratorie, febbre, grave broncopolmonite e possono manifestarsi problemi neurologici.

Meningite

Questa malattia consiste in un'infiammazione delle meningi del cervello e del midollo spinale. Può avere origine asettica o batterica. La patologia di origine batterica deriva dalle secrezioni respiratorie dei portatori della malattia o da casi attivi.

I batteri che causano la meningite colonizzano inizialmente il rinofaringe, da dove attraversano le mucose ed entrano nel flusso sanguigno, e da lì al liquido cerebrospinale da dove infiammano le meningi.

I sintomi di questa infezione sono: una malattia respiratoria o mal di gola, seguita da confusione, vomito, mal di testa (in alcuni casi grave), torcicollo e schiena.

Polmonite

Diverse specie di batteri sono correlate alla polmonite, tuttavia le specie Mycobacterium avium e M. intracellulare sono le principali cause di questa malattia. Questi batteri hanno una distribuzione mondiale e infettano non solo l'uomo ma altri vertebrati e insetti.

Si ritiene che i sistemi respiratorio e digerente siano il punto di ingresso di questi bacilli per colonizzare i pazienti. La malattia si manifesta nelle persone come un'infezione polmonare, molto simile a quella causata dalla tubercolosi.

Altre malattie

Molte altre malattie sono trasmesse dai batteri delle vie aeree, tra le quali possiamo citare: la tubercolosi, prodotta dal bacillo di Koch (Mycobacterium tuberculosi); pertosse, causata dal batterio Bordetella pertussis e malattie causate da streptococchi.

-Trasmissione da artropodi

Le malattie batteriche causate da questi invertebrati sono considerate rare, tuttavia sono oggetto di molto interesse. Alcune di queste malattie sono:

ehrlichiosi

Patologia causata dal batterio Ehrlichia chaffeensis, che viene trasmesso da serbatoi animali come la zecca. Una volta che i batteri entrano nel flusso sanguigno, provocano una malattia febbrile aspecifica chiamata Ehrlichiosi Monocitica Umana (HEM). La malattia è caratterizzata da sintomi quali: febbre, brividi, mal di testa e mialgia.

Tifo epidemico

Malattia batterica trasmessa all'uomo dai pidocchi. Il bacillo che causa questa malattia è Rickettsia prowasekii. Quando il pidocchio si nutre di una persona infetta, i batteri infettano l'intestino dell'artropode e si diffondono.

In poco tempo, grandi quantità di rickettsiae compaiono nelle feci dei pidocchi e quando il pidocchio succhia il sangue di un altro individuo sano, defecano.

Quando l'irritazione della puntura provoca il graffio dell'individuo, contamina il sito danneggiato e consente alle rickettsiae di entrare nel flusso sanguigno, dove successivamente causano l'infiammazione dei vasi sanguigni per infezione delle loro cellule endoteliali. I sintomi di questa malattia sono febbre, forte mal di testa e mialgia.

La malattia di Lyme

La malattia di Lyme è un'infezione batterica trasmessa all'uomo da una puntura di zecca i cui ospiti naturali sono arvicole e cervi. I batteri responsabili sono le spirochete del genere Borrelia.

Clinicamente la malattia ha tre fasi: prima di solito inizia con lesioni cutanee che si espandono come anelli. Questa fase è spesso accompagnata da febbre, brividi, stanchezza, malessere e mal di testa.

Il secondo stadio è caratterizzato da attacchi di artrite, infiammazione del cuore e problemi neurologici. Il terzo e ultimo stadio può essere osservato anni dopo ed è caratterizzato dal fatto che gli individui sviluppano la demielinizzazione dei neuroni e presentano sintomi simili all'Alzheimer o alla sclerosi multipla.

Altre malattie

Sebbene le infezioni batteriche trasmesse dagli artropodi siano considerate rare, alcune hanno causato massicce morti nell'umanità, come la peste nera o la peste bubbonica, causate da Yersinia pestis.

Un'altra malattia non mortale come la peste nera è la febbre Q causata dal batterio Coxiella burnetii e che infetta il bestiame, gli animali domestici e l'uomo.

Batteri che causano la peste nera. Yersinia pestis. Tratto e modificato da https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Yersinia_pestis_fluorescent.jpeg

-Malattie da contatto diretto

Queste malattie batteriche sono principalmente associate a infezioni della pelle e ai tessuti sottostanti. Alcune di queste patologie sono:

Carbonchio

Malattia trasmessa attraverso il contatto diretto con animali da allevamento infetti o loro prodotti. Il batterio che causa la malattia è il Bacillus anthrasis e le sue endospore possono rimanere vitali per molti anni nel suolo o negli animali.

L'infezione nell'uomo si manifesta principalmente a causa di danni o tagli alla pelle (affezione cutanea), può interessare anche i sistemi respiratorio (antrace polmonare) e gastrointestinale (antrace gastrointestinale).

Sulla pelle si forma un'escara (una papula cutanea ulcerata) e i sintomi di accompagnamento includono febbre, mal di testa e nausea.

Vaginosi batterica

È una MST polimicrobica (malattia a trasmissione sessuale), cioè prodotta da diversi batteri. Tali batteri sono Gardnerella vaginalis, specie del genere Mobiluncus e Mycoplasma hominis.

È una malattia considerata lieve ma molto contagiosa ed i suoi sintomi sono: spumeggiante, abbondante secrezione vaginale con odori simili a quelli di pesce, non c'è dolore, bruciore o prurito.

Gonorrea

Un'altra malattia batterica a trasmissione sessuale. È causato da Neisseria gonorrhoeae. Questo diplococco, una volta entrato nel corpo, si attacca alle cellule mucose attraverso i pili e la proteina II. Questa adesione impedisce che venga espulso dalla vagina dalle normali secrezioni o urina.

I sintomi nei maschi sono: pus da giallo a verde che fuoriesce dall'uretra, con minzione frequente, accompagnata da dolore e sensazione di bruciore o bruciore. Solo il 10-20% delle persone esposte ai batteri si sviluppa nelle donne e, se sviluppano la malattia, può causare gravidanze ectopiche e persino sterilità.

Altre malattie

Le malattie batteriche per contatto diretto sono molto diverse sia nella loro origine che nel loro sviluppo, le più citate sono le malattie sessualmente trasmissibili e tra queste possiamo citare: malattie genito-urinarie causate dai micoplasmi Ureaplasma urealyticum e Mycoplasma hominis; e cancro, prodotto da Haemophilus lucreyi.

Altre malattie da contatto non sessuale e causate da batteri sono: congiuntivite da inclusione, lebbra, malattia da graffio di gatto, cancrena gassosa e molte altre.

Riferimenti

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7. Parte AC (2018). LPSN - Elenco dei nomi procarioti con Standing in Nomenclature (batterio.net), 20 anni dopo. Giornale internazionale di microbiologia sistematica ed evolutiva.