La cellula batterica

Composizione Chimica

il componente prioritario della cellula batterica è l'acqua, che rappresenta l'80% della massa cellulare ed il solvente in cui si disperdono le varie componenti, organiche (lipidi, proteine, polisaccaridi e acidi nucleici) ed inorganiche (minerali come sodio, zinco, fosforo, ferro, calcio e zolfo.).

Nucleo

il batterio è una cellula procariotica e come tale si distingue da quella eucariotica (tipica dell'uomo, ma anche di piante, animali e funghi), innanzitutto per l'assenza di una membrana nucleare. All'interno della cellula batterica avremmo quindi un singolo cromosoma, immerso direttamente nel citoplasma e contenente DNA avvolto in una struttura circolare superspiralizzata. Di solito questo DNA è in stretta associazione con particolari regioni della membrana plasmatica (MESOSOMI), dove risiedono gli enzimi per la replicazione batterica e per la produzione di energia (fosforilazione ossidativa).

Ribosomi Batterici

All'interno delle cellule batteriche troviamo i ribosomi, più piccoli di quelli eucariotici e con diversa struttura e costante di sedimentazione [70s nei batteri (subunità maggiore 50s, minore 30s) e 80s negli eucarioti (subunità maggiore 70s, minore 40s)]. Sono costituiti da proteine ed RNA, formatosi a partire dal DNA cromosomico tramite il processo di trascrizione.

Le differenze che separano i ribosomi batterici da quelli umani (ricordiamo che il ribosoma è l'organello cellulare deputato alla sintesi proteica) ha permesso lo sviluppo di farmaci selettivi, capaci di inibire la sintesi proteica batterica senza interferire con quella umana.

Membrana Plasmatica

La membrana plasmatica del batterio è molto simile a quella eucariotica, anche se più sottile; possiamo riconoscervi innanzitutto il tipico doppio strato fosfolipidico, in cui sono immerse glicoproteine e glicolipidi. Anche le funzioni sono analoghe, dal momento che la membrana plasmatica batterica regola gli scambi con l'ambiente. Al suo esterno ritroviamo una struttura caratteristica, la parete batterica. E' molto importante sottolineare, a tal proposito, che i batteri GRAM + possiedono solamente la membrana plasmatica e la parete cellulare, mentre nei GRAM - è presente un ulteriore struttura, chiamata membrana esterna.

Parete Batterica

La Parete Batterica fornisce al batterio rigidità e robustezza, evitando che si danneggi quando si trova in un ambiente con ridotta pressione osmotica; svolge inoltre funzioni di difesa contro la fagocitosi, e regolatrici sullo scambio di nutrienti e metaboliti con il mondo esterno (in sinergia con la membrana plasmatica).

Il costituente principale della parte batterica è un polimero chiamato peptidoglicano, più spesso nei batteri GRAM + e sottile nei GRAM -. I due monomeri che lo costituiscono sono degli amminozuccheri, chiamati N-acetilgucosammina (NAG) e acido acetil Muranico (NAM), uniti tra loro mediante legami glicosidici B 1-4 e B 1-6. Ad ogni molecola di acido N-acetil Muranico sono legati 5 amminoacidi, di cui il 1° è la L-alanina, mentre gli ultimi due sono costituiti da D-alanina.

Tanti monomeri NAG e NAM danno quindi origine ad una molecola di peptidoglicano, e più molecole di peptidoglicano si legano tra loro per formare la parete batterica. Tale associazione è garantita dall'azione di un enzima, chiamato TRANSPEPTIDASI, che dà origine ad un legame peptidico tra il terzo amminoacido di una catena ed il quarto della catena parallela. L'energia necessaria per operare tale unione viene fornita dalla perdita del quinto amminoacido, che ricordiamo essere una D-alanina. La penicillina, noto antibiotico, agisce proprio a questo livello, impedendo il legame tra il terzo ed il quarto amminoacido delle due catene parallele. Il lisozima, potente antibatterico presente - tra l'altro - nella saliva e nelle lacrime, rompe invece il legame B 1-4 che tiene uniti i monomeri NAM e NAG.

Nei batteri GRAM - il legame tra il terzo ed il quarto amminoacido è diretto, mentre nei GRAM positivi è mediato da 5 glicine (ponte pentaglicinico).

 

Peptidoglicano

 

Per quanto importante, la parete cellulare non è una struttura indispensabile per la vita della cellula, tant'è vero che alcuni batteri ne sono privi. Al suo interno possono esservi anche molecole chiamate ACIDI TEICOICI, tipici dei batteri GRAM positivi, ma presenti anche nei GRAM -; si tratta di polimeri di alcol polivalenti (glicerolo), associati ad amminoacidi e zuccheri, che hanno lo scopo di ostacolare la degradazione del peptidoglicano da parte del lisozima e di altri agenti battericidi.

Membrana esterna

Tipica ed esclusiva dei GRAM -, si associa alla parete batterica mediante lipoproteine. Essa è formata da due foglietti, di cui:

  • il più interno è di natura fosfolipidica;
  • mentre l'esterno è costituito da una molecola liposaccaridica ripetuta, il cosiddetto LPS (o lipopolisaccaride).

Il lipopolisaccaride LPS è a sua volta suddivisibile in tre strati:

  • quello più interno, di natura lipidica, è chiamato LIPIDE A; è uguale per tutti i batteri GRAM - e ne costituisce la componente tossica (ENDOTOSSINA); proprio al lipide A sono quindi riconducibili molti dei classici sintomi clinici di un'infezione da GRAM-, tra i quali la febbre è senza dubbio il disturbo più comune.
  • La parte centrale, di natura polisaccaridica, è chiamata C (o core) ed è uguale per tutti i batteri.
  • La parte esterna è chiamata ANTIGENE O, è sempre di natura polisaccaridica, ma è diversa da batterio a batterio.

Nella membrana esterna si riconoscono anche piccolissime proteine, chiamate porine, che regolano l'assunzione di nutrienti, ma anche di altre sostanze, come gli stessi antibiotici (si oppongono al loro ingresso).


RISPETTO ALLA CELLULA EUCARIOTICA: oltre alle differenze già elencate, le cellule batteriche sono prive di alcune strutture complesse tipiche degli eucarioti (reticolo endoplasmatico, mitocondri, apparato del Golgi, cloroplasti, centrioli e fuso mitotico).


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