Microbiologia clinica:

M i c r o b i o l o g i a
c l i n i c a
Appunti di Zoe Franzoni
Università degli Studi di Brescia
Facoltà: Medicina e Chirurgia
Corso di Laurea in Infermieristica
Esame: Microbiologia clinica (le basi biologiche e molecolari della vita)
Docente: Andrea Borrelli
A.A. 2021/2022
Tesi
online
A P P U N T I
TesionlineZoe Franzoni – microbiologia clinica 
 
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MICROBIOLOGIA CLINICA 
1.1 DEFINIZIONI GENERALI 
MICROBIOLOGIA: branca della biologia che studia i microrganismi unicellulari. 
Tutti i microrganismi hanno dimensioni estremamente piccole per cui non sono visibili ad occhio 
nudo ma solo tramite l’utilizzo del microscopio; un esempio sono i batteri: sono visibili solo se messi 
su una piastra di agar dove crescono e formano la colonia batterica. 
1. ORGANISMI UNICELLULARI: procarioti ed eucarioti (batteri, protozoi, miceti). 
2. ORGANISMI PLURICELLULARI: eucarioti. 
1.2  MICRORGANISMI STUDIATI DALLA MICROBIOLOGIA 
1) Procarioti: 
 Eubatteri. 
 Archibatteri. 
2) Eucarioti: 
 Protozoi. 
 Funghi. 
 Microalghe. 
1.3 CARATTERISTICHE DELLE CELLULE BATTERICHE 
Sono microrganismi che albergano comunemente nel terreno, nell’acqua e sul corpo umano che 
spesso non provoca malattia. 
 Sono organismi semplici e unicellulari la cui organizzazione è quella tipica dei procarioti; 
 Sono visibili solo al microscopio perché hanno dimensioni che vanno da 0,1 micron a 20 
micron; 
 Per la replicazione non hanno bisogno di una cellula ospite; 
 Sono classificati in base alle loro caratteristiche: 
1. Morfologiche: forma, presenza o assenza di spore, flagelli e mobilità; 
2. Colorazione: Gram positivi e negativi. 
1.3.1 CLASSIFICAZIONE MORFOLOGICHE 
I batteri possono presentare morfologia: 
1. COCCHI: forma sferica/ovale; 
2. BASTONCELLI: forma cilindrica; 
3. VIBRONI: forma ricurva; 
4. SPIRILLI: forma a spirale; 
5. FILAMENTI: forma cilindrica allungata. 
COCCHI 
I cocchi possono restare isolati o disposti in: 
 DIPLOCOCCHI: a coppie; Zoe Franzoni – microbiologia clinica 
 
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 STREPTOCOCCHI: a catenella; 
 STAFILOCOCCHI: in ammassi; 
 TETRADI: in gruppo di 4; 
 SARCINE: in gruppi di 8. 
1.3.2 CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLA COLORAZIONE 
In base alla struttura della parete possono essere: 
1. GRAM POSITIVI: la parete si colora e ne fanno parte: staphylococcus, streptococcus, 
clostridium e bacillus; 
2. GRAM NEGATIVI: la parete non si colora e ne fanno parte: enterici, respiratori etc. 
3. ACIDO RESISTENTI: Mycobacterium della tubercolosi. 
4. BATTERI SENZA PARETE: mycoplasma che non attingono a nessun colorante. 
1.3.3 CLASSIFICAZIONE IN BASE AD ALTRE CARATTERISTICHE 
CARATTERISTICHE DI CRESCITA 
 Esigenze di ossigeno: aerobi o anaerobi. 
 Microaerofili e aerotolleranti. 
FACOLTATIVI 
 Spore: resistono alle avversità ambientali. 
 Intracellulari ed extracellulari. 
 Patogeni e non patogeni. 
1.4 STRUTTURA BATTERICA 
1.4.1 MEMBRANA CITOPLASMATICA 
È simile a quella delle cellule eucariotiche, è composta da: 
1. Lipidi: sono per la maggior parte i fosfolipidi composti da una testa idrofoba e una coda 
idrofila; 
2. Proteine; 
3. Carboidrati: sono generalmente legati ai lipidi per formare composti come i glicolipidi. 
FUNZIONI 
 PERMEABILITÀ SELETTIVA E TRASPORTA I SOLUTI tramite la diffusione facilitata che non 
richiede energia perché avviene secondo gradiente di concentrazione. 
 TRASPORTO DI ELETTRONI E FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA con produzione di energia. 
 ESCREZIONE DI ENZIMI IDROLITICI E PROTEINE PATOGENE nel mezzo esterno (Gram 
positivi) o nello spazio periplasmico (Gram negativi). 
 FUNZIONI BIOSINTETICHE per la presenza di enzimi della sintesi dei fosfolipidi. 
 SISTEMI CHEMIOTATTICI: esistono diversi chemiocettori. 
 DIVISIONE CELLULARE: mesosoma costituisce un punto di ancoraggio e di separazione dei 
cromosomi figli. 
1.4.2 RIBOSOMI E SINTESI PROTEICA Zoe Franzoni – microbiologia clinica 
 
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La mancanza di una membrana nucleare semplifica i meccanismi di controllo della sintesi 
proteica. 
I ribosomi si legano all’mRNA e le proteine vengono sintetizzate man mano che l’mRNA viene 
sintetizzato. 
Il ribosoma rappresenta uno dei bersagli più importanti dei farmaci antibatterici. 
1.4.3 NUCLEOIDE 
Il nucleoide è composto da una molecola circolare a doppia elica continua, è associato in un 
punto con un’invaginazione della membrana citoplasmatica detta mesosoma che ha il ruolo di 
separare i 2 cromosomi fratelli prodotti dalla cellula batterica. 
Gli istoni non sono richiesti per mantenere la conformazione del DNA e questo non forma 
nucleosomi. 
Si dividono per scissione binaria. 
1.4.4 PARETE CELLULARE 
È situata tra la membrana plasmatica e la capsula ed è piuttosto complessa. 
Il peptidoglicano è la componente fondamentale della parete; è un polimero formato dalla 
ripetizione di un’unità strutturale costituita da 2 carboidrati azotati (N-Acetilglucosammina e acido 
muramico) che permette la differenziazione tra i Gram positivi e negativi. 
FUNZIONI 
 ANTIGENICITÀ: ci sono antigeni che possono essere attaccati dagli anticorpi. 
 PROTEZIONE OSMOTICA: acqua si muove secondo gradiente di concentrazione. 
 DIVISIONE CELLULARE. 
 Responsabile della RIGIDITÀ cellulare e della resistenza alla tensione. 
CONFRONTO TRA GLI INVOLUCRI ESTERNI DI BATTERI GRAM POSITIVI E NEGATIVI 
I Gram positivi e i Gram negativi hanno strutture interne molto simili e strutture esterne molto diverse: 
1) BATTERI GRAM POSITIVI: è composta da una membrana citoplasmatica, uno strato di 
peptidoglicano e una capsula. 
2) BATTERI GRAM NEGATIVI: è composta da una membrana citoplasmatica o interna, una 
lamina di peptidoglicano, una membrana esterna e una capsula. 
INVOLUCRI ESTERNI DEI BATTERI GRAM POSITIVI 
Nello strato di peptidoglicano si trovano intersecati oltre a proteine, lipidi e polisaccaridi anche gli 
ACIDI TEICOCI e alcuni loro derivati chiamati ACIDI TEICOURONICI che sono legati agli ACIDI 
LIPOTEICOICI. 
Gli acidi lipoteicoici possono essere: 
 Complessati con proteine e proiettati all’esterno della superficie batterica in strutture 
filiformi dette fibrille intervento nel fenomeno di adesioni alle superfici delle mucose. 
 Formare lunghe catene intrecciate con il peptidoglicano contribuendo alla composizione 
di determinati antigeni di superficie. Zoe Franzoni – microbiologia clinica 
 
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INVOLUCRI ESTERNI DEI BATTERI GRAM NEGATIVI 
La parete cellulare è molto più sottile di quella dei Gram positivi e il peptidoglicano è legato a 
lipoproteine allungate dette “DI BRAUN” la cui porzioni lipidica è ancorata alla membrana 
esterna. 
La membrana esterna è bistrafiticata: 
1. FOGLIETTO INTERNO: assomiglia come composizione alla membrana plasmatica; 
2. FOGLIETTO ESTERNO: i fosfolipidi sono sostituiti da molecole di lipopolisaccaride. 
CAPSULA E IL GLICOCALICE 
Numerosi batteri sintetizzano grande quantità di polimeri extracellulari grazie a enzimi situati sulla 
superficie batterica che sono importanti per la sopravvivenza. 
 CAPSULA: polimero che forma uno strato addensato e nettamente definito che 
contribuisce al potere invasivo dei batteri patogeni e protegge dalla fagocitosi. 
 GLICOCALICE: ragnatela non ben definita di fibrille, ha un ruolo nell’aderenza dei 
batteri alle superfici ambientali. 
1.4.5 PLASMIDI 
Sono molecole di DNA circolare extracromosomico di piccole dimensioni, dotate di attività 
replicativa. 
Sono più comuni nei batteri Gram negativi, non sono essenziali per la sopravvivenza della cellula e 
offrono un vantaggio selettivo (resistenza ad 1 o + antibiotici). 
1.4.6 FLAGELLI 
Organi di locomozione, sono importanti ed è formato da una molecola chiamata FLAGELLINA e 
hanno una struttura antigenica H. 
1) MONOTRICHI: 1 solo flagello ad un polo. 
2) LOFOTRICHI: 1 ciuffo disposto ad un polo. 
3) PERITRICHI: distribuiti su tutta la superficie. 
4) ANFITRICI: più flagelli posti alle 2 estremità. 
5) ATRICHI: senza flagelli. 
1.4.7 PILI O FIMBRIE 
 Sono più corti, rigidi e sottili dei flagelli. 
 Costituiti da più subunità proteiche dette PILINE di cui ne esistono diversi tipi e ne 
esistono: 
1. PILI ORDINARI: hanno un ruolo nell’aderenza delle cellule. 
2. PILI SESSUALI: responsabili della coniugazione batterica. 
1.5 SPOROGENESI 
La sporogenesi è il processo di alcuni batteri Gram positivi come il bacillus e il clostridium. 
 Inizia quando le condizioni di nutrizione diventano sfavorevoli e i batteri passano dalla 
forma vegetativa allo stato di quiescienza o spora. 
 Richiede circa 7 ore ma altri geni vengono attivati ed altri inattivati. Zoe Franzoni – microbiologia clinica 
 
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 Duplicazione del cromosoma che viene circondato con i contenuti citoplasmatici dalla 
propria membrana plasmatica. 
1.5.1 SPORE 
La spora è una struttura disidratata, pluristratificate e protettiva che permette al batterio di 
sopravvivere in condizioni ambientali sfavorevoli. 
Essa contiene nel core: 
1) Copia del cromosoma; 
2) Proteine essenziali; 
3) Ribosomi; 
4) Alta concentrazione di calcio legato all’acido dipicolinico. 
1.5.2 GERMINAZIONE DELLA SPORA 
La germinazione è stimolata da diversi fattori: 
 Sollecitazione meccanica del rivestimento esterno. 
 pH. 
 Calore. 
 Alanina che è un elemento nutrizionale e attivatore. 
È composta da 3 frasi: 
1. ATTIVAZIONE. 
2. INIZIAZIONE: i recettori attivano un’autolisina che degrada il peptidoglicano della 
corteccia, c’è un assorbimento d’acqua e ad opera degli enzimi avviene la degradazione 
dei costituenti della spora. 
3. SVILUPPO: è un periodo di biosintesi che porta alla divisione cellulare e richiede l’apporto 
di tutti i nutrienti essenziali per la crescita della cellula batterica. 
1.6 AZIONE PATOGENA DEI BATTERI 
Le malattie infettive non costituiscono l’inevitabile esito del contatto tra micro/macrorganismi ma il 
risultato di un rapporto tra queste 2 variabili. 
VARIABILI RELATIVE AL MICRORGANISMO 
 PATOGENICITÀ: quanto è capace di dare malattia. 
 VIRULENZA: capsula e produzione di tossine. 
 INVASIVITÀ: capacità del microbo di invadere. 
 CARICA INFETTANTE. 
STATO IMMUNOLOGICO DELL’INDIVIDUO 
Come il sistema immunologico reagisce durante l’infezione in un determinato individuo. 
I batteri nei confronti dell’organismo superiore possono essere: 
1. SIMBIOTICI: sono utili per l’organismo superiore. 
2. COMMENSALI: si determina quando una popolazione ricava vantaggi soprattutto 
nutritivi dall’altra. Zoe Franzoni – microbiologia clinica 
 
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3. MUTUALISMO: si realizza quando 2 organismi di specie diverse vivono a stretto contatto 
ricevendo vantaggi reciproci ed essi formano simbiosi. 
4. COMPETIZIONE: si determina quando due popolazioni si contendono le risorse 
ambientali. 
5. OPPORTUNISTI: l’organismo è immunodepresso o ha un abbassamento delle difese. 
6. PARASSITISMO: simbiosi in cui il parassita vive a spese dell’organismo ospite in genere 
danneggiandolo; è l’associazione alla base della patogenicità microbica per l’uomo e 
le altre specie animali e vegetali. 
1.6.1 MECCANISMO DELL’AZIONE PATOGENA DEI BATTERI 
Un microrganismo si definisce patogeno quando è capace di causare una malattia e la 
patogenicità del batterio è quindi dovuta: 
 INVASIVITÀ: capacità di moltiplicazione, di colonizzazione ed invasione. 
 TOSSIGENICITÀ: produzione di tossine. 
 INDUZIONE di una RISPOSTA DIFENSIVA infiammatoria ed immunitaria. 
 VIRULENZA: misura il grado di patogenicità e può essere espressa come: 
1) DOSE LETALE: numero di batteri che infetta il 50% degli animali da laboratorio 
inoculati. 
2) DOSE INFETTANTE: numero dei batteri che infetta il 50% degli animali inoculati. 
3) DOSE MINIMA LETALE: concentrazione minima in grado di uccidere tutti gli 
animali/microbi. 
1.7 PROCESSO INFETTIVO 
Il processo infettivo può essere suddiviso in varie fasi. 
1.7.1 PENETRAZIONE DEL MICROBO 
I microrganismi sono in grado di eludere le difese aspecifiche dell’ospite come: 
 FAGOCITOSI: macrofagi aggrediscono e distruggono il microbo. 
 Enzimi proteolitici della saliva, stomaco e intestino tenue. 
 Ambienti acidi dello stomaco e del tratto urogenitale. 
I batteri che possiedono una capsula polisaccaridica riescono a superare le barriere esterne e 
hanno una maggiore probabilità di penetrazione (streptococcus pneumoniae e neisseria 
meningitidis). 
1.7.2 ADESIONE 
Le strutture batteriche sono responsabili dei fenomeni di adesione e vengono dette nell’insieme 
ADESINE. 
1.7.3 INVASIVITÀ 
L’invasività è legata a svariate proprietà della cellula batteriche quali: 
1- ADESIVITÀ: microbo è invasivo dopo esser aderito al tessuto. 
2- CAPACITÀ DI PRODURRE ENZIMI extracellulari che favoriscono la demolizione dei tessuti 
dell’ospite (coagulasi, collagenasi, emolisine, ialuronidasi, neuraminidasi, lecitinasi etc.). 
3- CAPACITÀ DI INIBIRE la fagocitosi da parte dei polisaccaridi capsulari e della 
componente lipopolisaccaridica della parete. Zoe Franzoni – microbiologia clinica 
 
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1.7.4 DANNI CAUSATI DALLE TOSSINE 
Le tossine prodotte dai batteri possono dividersi in endotossine ed esotossine. 
ESOTOSSINE 
Le esotossine sono generalmente di natura proteica, prodotte in forma solubile e termolabili (se 
produco calore si distruggono), sono dimeri formati da 2 peptidi legati da ponti disolfurici 
denominati A e B. 
 Peptide B: interagisce con i recettori della cellula bersaglio facilitando la traslocazione 
intracellulare del peptide A. 
 Peptide A è dotato dell’azione tossica. 
Le tossine proteiche di interesse medico in base all’organo bersaglio principale colpito possono 
essere distinte in: 
1. Tossine CITOLITICHE: se sono in grado di ledere le membrane delle cellule bersaglio. 
2. Tossine PANTROPE. 
3. Enterotossine: se attive sulle cellule della mucosa intestinale. 
4. Tossine NEUROTROPE: se le cellule bersaglio sono localizzate nel sistema nervoso 
centrale o periferico. 
ENDOTOSSINE 
Le endotossine sono di natura lipopolisaccarida, vengono liberato in seguito ad autolisi del 
batterio, sono termostabili ma meno tossiche delle esotossine ed hanno scarso potere antigenico. 
1.8 VIE DI INGRESSO DEGLI AGENTI PATOGENI 
 INALAZIONE: forme veicolate dall’aria, quali gli agenti di: difterite, influenza, meningite, 
morbillo, pertosse, polmoniti, tubercolosi e varicella. 
 INGESTIONE: acqua e alimenti contaminanti con: 
1) Agenti di: colera, epatiti A e E, febbre tifoide, infezione enteriche, salmonellosi e 
toxoplasmosi.  
2) Tossine: botulismo, intossicazione algali, intossicazione stafilococciche e 
micotossicosi. 
 CONTATTO: con oggetti contaminati o persone infette: dermatomicosi, leptospirosi e 
verruche. 
 INOCULAZIONE: di forme patogene in seguito a taglia, punture di insetti etc. febbre da 
Chikvirus, febbre Dengue, malaria, peste, rickettsioni, tetano. 
 TRASMISSIONE SESSUALE: AIDS, epatite B e C, infezione da papilloma virus, herpes simplex 
2, chiarmydia trachomatis, sifilide e tricomoniasi. 
 TRANSPLACENTARE: dalla madre al feto come: AIDS, epatite B e C, rosolia e toxoplasmosi.