Biologia per il liceo/Le monere
I batteri sono stati i primi organismi a comparire nella storia della Terra. La loro cellula, piccola (1-10 micron) e semplice, è definita cellula procariote.
Le recenti analisi molecolari hanno individuato due tipologie di batteri: gli archebatteri e gli eubatteri.
Si sono adattati a vivere (evoluti) in diversi ambienti e perciò abbiamo le seguenti tipologie:
- Chemioautotrofi: usano l'energia ricavata da reazioni chimiche e il carbonio presente nell'anidride carbonica atmosferica. (es. Nitrosomonas, Nitrobacter e i batteri sulfurei che vivono nei camini idrotermali)
- Chemioeterotrofi: usano l'energia ricavata da reazioni chimiche e il carbonio presente nei composti organici (come gli animali).
- Fotoautotrofi: usano l'energia ricavata dalla luce e il carbonio presente nell'anidride carbonica atmosferica (come le piante). Es. i cianobatteri (Nostoc).
- Fotoeterotrofi: usano l'energia ricavata dalla luce e il carbonio presente nei composti organici.
Fonte di energia | |||
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Sostanza chimica | Luce | ||
Fonte di carbonio | CO2 | Chemioautotrofi | Fotoautotrofi |
Composti organici | Chemioeterotrofi | Fotoeterotrofi |
La cellula procariote è semplice e non ha un nucleo ben definito. Il materiale nucleare, costituito da un cromosoma circolare e alcuni pezzetti di DNA, è in circolazione all'interno del citoplasma, questi ultimi prendono il nome di plasmidi.
Struttura esterna e interna[modifica]

La cellula procariote caratterizza le cellule dei batteri e non ci sono sostanziali differenze tra quella degli archebatteri e quella degli eubatteri. Le principali strutture che caratterizzano le cellule procariote sono:
- Parete cellulare: da la forma alla cellula e la protegge. Quella degli eubatteri contiene peptidoglicano (peptidi+zuccheri). Negli eubatteri inoltre la parte può avere due strutture diverse, e di conseguenza si può colorare in due modi diversi secondo la colorazione di Gram, distinguendo i batteri in Gram-positivi (blu-violetto) e Gram-negativi (rosso).
- Capsula: è esterna alla parete e presente solo in alcuni batteri. Permette di aderire al substrato o di difendersi dagli attacchi del sistema immunitario.
- Pili: sono delle estroflessioni simili a peli che permettono al batterio di aderire al substrato o di unirsi tra loro. In alcuni casi consente loro di scambiare plasmidi (piccoli anelli di DNA).
- Flagelli: alcuni sono muniti di queste estroflessioni mobili che permette loro di muoversi.
- Membrana cellulare: formata, come tutte le membrane, da un doppio strato di fosfolipidi.
- Citoplasma: la regione interna, priva di nucleo e/o organelli, che contiene principalmente il genoma ed i ribosomi. Un cromosoma procariote è solitamente una molecola circolare. Anche senza un vero nucleo, il DNA è condensato in un nucleoide. I procarioti possono avere elementi di DNA extracromosomico chiamati plasmidi, che sono solitamente circolari (come piccoli anelli) e che possono apportare capacità aggiuntive come la resistenza agli antibiotici.
Morfologia[modifica]
In base alla forma possono essere classificati in modo diverso
- cocchi: hanno una forma quasi sferica (strepto-cocchi se in catene, stafilo-cocchi se in grappolo)
- bacilli: il diametro è più lungo che nei cocchi, sono leggermente allungati. A forma di bastoncino.
- vibrioni: a forma di virgola
- spirilli/spirochete: forma elicoidale, a "molla".
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Escherichia coli, un bacillo
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Stafilococco (cocchi a grappoli)
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treponema pallidum (spirillo)
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Vibrioni
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Streptococco (cocchi in linea)
Riproduzione[modifica]
I batteri si riproducono per divisione diretta, pertanto il cromosoma circolare si duplica e si distribuisce su due cellule figlie; ogni volta che si riproducono, si raddoppiano. Questa velocità di riproduzione rende più probabili le mutazioni.
I batteri, pur riproducendosi asessualmente (replicazione batterica), riescono a scambiarsi le informazioni per resistere agli antibiotici medianti i pezzi di DNA (plasmidi) che sono extracromosomici. I plasmidi favoriscono il riassortimento genetico.
Esistono tre modalità secondo cui i due batteri riescono a scambiarsi informazioni genetiche, ciò garantisce la variabilità genetica:
- Trasformazione batterica: i batteri trovano nell'ambiente circostante del materiale genetico di altri batteri andati in decomponimento, lo assimilano e quindi si trasformano
- Coniugazione: i due batteri si avvicinano e mediante un pili di coniugazione, che permette il passaggio dei plasmidi, si scambiano le informazioni di resistenza agli antibiotici. Prima di donare i plasmidi, il batterio si duplica.
- Trasduzione: è il passaggio di DNA da un battere ad un altro tramite un fago (virus che infetta i batteri).
In condizioni favorevoli i batteri si riproducono molto velocemente per scissione binaria (mediamente ogni 1-3 ore). In condizioni sfavorevoli sono in grado di produrre una cellula specializzata detta endospora, in grado di sopravvivere per molto tempo anche in ambienti estremi.
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Scissione binaria dei batteri
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Animazione della scissione binaria
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Scissione binaria nei batteri
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In this image, a gene from bacterial cell 1 is moved from bacterial cell 1 to bacterial cell 2. This process of bacterial cell 2 taking up new genetic material is called transformation.
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Meccanismo della coniugazione batterica: 1) La cellula F+ produce il pilo coniugativo 2) Il pilo coniugativo aggancia la cellula F− e le due cellule si avvicinano 3) Il plasmide F viene tagliato e uno dei due filamenti viene trasferito alla cellula F− attraverso il pilo coniugativo 4) Entrambe le cellule sintetizzano il filamento mancante del plasmide F e producono un pilo coniugativo.
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Trasduzione, attraverso il fago, un tipo di virus
Archebatteri[modifica]
Si ipotizza siano stati i primi batteri a colonizzare il pianeta Terra, poiché molte specie vivono in ambienti estremi: molto caldi, molto freddi, molti salati, o con pH estremi. Sono inoltre molto abbondanti nell'ambiente marino (al pari degli eubatteri). Si riportano qui alcuni gruppi importanti.
Batteri alofili[modifica]
Sono batteri in grado di vivere in ambienti molto salati (alos = sale), ad esempio nelle saline o nei laghi salati. Conferiscono un tipico colore rosa a queste acque.
Batteri termofili[modifica]
Vivono in ambienti molto caldi, anche superiori a 100°. Sono per esempio i batteri che vivono nelle sorgenti termali, anche sottomarine.
Batteri metanogeni[modifica]
Sono batteri che vivono in ambienti anaerobi (privi di ossigeno) e producono metano come rifiuto. Si trovano ad esempio nei fondali di laghi e paludi dove c'è materiale organico in decomposizione, ma anche nell'apparato digerente degli animali.
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Alobatterio, vive in ambienti molto salati (Halos=sale)
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Veduta aerea degli stagni salati nella baia di San Francisco. I microrganismi alofili arrossano l'acqua salina
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Le sorgenti idrotermali oceaniche ospitano importanti colonie di batteri termofili
Eubatteri[modifica]
Rappresentano la maggior parte dei batteri comunemente noti.
I batteri hanno colonizzato ambienti molto diversi e quindi diversi modi di procurarsi materia ed energia. Nelle foto della galleria sono rappresentati alcuni batteri famosi.
Batteri patogeni[modifica]
Sono i batteri che causano le malattie. Circa metà delle malattie umane sono causate da batteri. In genere a causare la malattia è la tossina rilasciata dal battere. Gli antibiotici sono sostanze che uccidono i batteri, in genere danneggiando la loro parete. Però molti batteri hanno sviluppato una resistenza, per cui le industrie farmaceutiche sono sempre alla ricerca di nuovi antibiotici efficaci.
Batteri utili[modifica]
Molti batteri sono utili all'ambiente e al nostro organismo. Ad esempio alcuni batteri vivono sulla nostra pelle e aiutano a mantenerla sana, altri vivono nel nostro intestino e producono sostanze utili (vitamine). Negli ecosistemi hanno un ruolo importante, assieme ai funghi, come decompositori della materia organica.
Cianobatteri[modifica]
Detti anche alghe verdi-azzurre o alghe azzurre, sono batteri fotosintetici ed è stato grazie alla loro attività che la composizione atmosferica iniziò a cambiare circa 2,5 miliardi di anni fa, rifornendola di ossigeno.
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Escherichia coli (bacillo), il battere più importante che popola la flora intestinale
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Treponema Pallidum (spirillo), causa la sifilide (una malattia venerea)
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Staphilococcus aureus (cocco), un batterio che può causare diverse infezioni nell'uomo
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Il vibrione Vibrio colerae, responsabile del colera
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Yogurt: latte fermentato dai batteri Lactobacillus bulgaricus e Streptococco thermophilus
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Lactobacillus bulgaricus
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Streptococcus thermophilus
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I cianobatteri sono batteri in grado di fare la fotosintsi
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Cyanobatteri: batteri fotosintetici
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Nostoc, un cianobattere