Dispensa di Batteriologia:

DISPENSA DI
BATTERIOLOGIA
Appunti di Sabrina Marenzi
Università degli Studi di Brescia
Facoltà: Medicina e Chirurgia
Corso di Laurea in Medicina e Chirurgia
Esame: Microbiologia e microbiologia clinica
Docente: Cinzia Giagulli
A.A. 2021/2022
Tesi
online
A P P U N T I
Tesionline 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DISPENSA DI 
BATTERIOLOGIA 
 Capitolo 1 
BATTERIOLOGIA GENERALE E 
 DIAGNOSI BATTERIOLOGICA 1
Indice
Introduzione alla cellula batterica
Classificazione scientifica dei batteri
La classificazione scientifica segue dominio, phylum, classe, ordine, famiglia, genere e specie. I batteri appartengono ai 
domini Bacteria (maggior parte) e Archaea (ambientali), ma mai Eukarya.
Caratteristiche della cellula eucariotica
Genoma diploide (cromosomi), nucleo centrale, membrana nucleare, mitocondri, reticolo endoplasmatico, ribosomi 
liberi 80S o sul RER, apparato di Golgi, membrana citoplasmatica. 
Dimensioni: >5μm. 
Accessori: ciglia (es. respiratorio), flagello complesso.
Caratteristiche della cellula procariotica
Genoma aploide (nucleoide), ribosomi liberi 70S, no membrana nucleare, no mitocondri, no reticolo 
endoplasmatico, no apparato di Golgi, membrana citoplasmatica, parete cellulare e capsula (talvolta). 
Dimensioni: 0,5-3μm. 
Accessori: pili (brevi, adesione) e flagelli semplici (lunghi, motilità).
Caratteristiche generali dei batteri
1. Dimensioni variabili
2. Ambienti molto diversi
3. Unicellulari e semplici
4. Autonomi
5. Classificazione per
Introduzione alla cellula batterica
Classificazioni batteriche
Ultrastruttura batterica e sporogenesi
Strutture essenziali della cellula batterica
Gram-positivi e Gram-negativi
Strutture accessorie della cellula batterica
Sporogenesi
Microbioma e microbiota, infezione e patogenicità
Patogenicità, virulenza, infettività
Processo infettivo
Esotossine ed endotossine
Elusione del sistema immunitario o danni immuno-mediati
Variabilità genetica dei batteri
Elementi genici trasponibili
Coniugazione, trasformazione e trasduzione
Isole di patogenicità o PAI
Diagnostica batteriologica
Diagnosi batteriologica diretta
Colorazioni per le cellule batteriche
Colture batteriche
Test per identificazione diretta presuntiva
Test per identificazione diretta definitiva
Antibiogramma batterico
Amplificazioni geniche e ibridazioni
Diagnosi batteriologica indiretta2
Morfologia
Colorazione
Capacità di formare spore (sporigeni, non sporigeni)
Patogenicità (patogeni, non patogeni)
Esigenza di ossigeno
Temperatura di crescita
pH di crescita
Pressione osmotica sopportata
Vita rispetto ad altre cellule (intra-, extracellulari)
Classificazioni batteriche
Classificazione morfologica dei batteri
Sferici: cocchi (es. Stafilococco)
Cilindrici: bacilli (es. E. Coli)
Cilindrici ricurvi: vibrioni (es. V. Cholerae)
Cilindrici allungati: filamenti (es. Nocardia)
A spirale: spirilli o spirochete (es. Treponema)
Diverse forme: pleiomorfi (es. Haemophilus)
Associazione dei batteri in catenelle e ammassi (tipica dei cocchi)
Coppie: diplococchi (es. S. Pneumoniae)
Tetradi e doppie tetradi o sarcine
Catenelle (es. S. Pyogenes)
Ammassi o grappoli (es. S. Aureus)
Classificazione dei batteri in base alla colorazione
Gram positivi e Gram negativi
Acidoresistenti (es. Mycobacterium)
Privi di parete (es. Mycoplasmi)
Anomali o intracellulari obbligati (es. Rickettsia e Chlamidya)
Classificazione dei batteri in base all'esigenza di ossigeno
Aerobi obbligati
Anaerobi obbligati
Anaerobi facoltativi
Aerotolleranti
Microaerobi o microareofili
Enzimi che permettono la tolleranza dell'ossigeno
Superossido dismutasi (aerobi obbligati, anaerobi facoltativi, aerotolleranti)
Catalasi (aerobi obbligati, anaerobi facoltativi)
Perossidasi (aerotolleranti)
Categorie batteriche in base alla temperatura di crescita
Psicrofili: 2-10°C3
Mesofili: 10-40°C
Termofili: 40-80°C
Ipertermofili: 65-90°C
Categorie batteriche in base al pH di crescita
Acidofili: pH 2-4
Neutrofili: pH 5-8
Alcalofili o basofili: pH 8-11
Categorie batteriche in base alla pressione osmotica sopportata
Alotolleranti e alofili: alte concentrazioni saline (deboli, moderati ed estremi)
Osmofili: alte concentrazioni zuccherine
Xerofili: ambienti molto secchi per mancanza di acqua.
Ultrastruttura batterica e sporogenesi
Struttura essenziali ed accessorie della cellula batterica
Essenziali (per sopravvivenza e riproduzione): membrana plasmatica, parete cellulare, nucleoide, mesosoma, 
ribosomi
Accessorie (patogenicità e invasività): capsula, plasmidi, appendici filiformi, granuli con materiali di riserva o 
enzimi
Strutture essenziali della cellula batterica
Nucleoide e mesosoma
Nucleoide: dsDNA associato al mesosoma, che lo lega alla membrana plasmatica, separa i cromosomi gemelli durante 
la duplicazione. Associato a proteine a basso peso molecolare con funzione istonica: NAP (Nucleoid-Associated 
Proteins) e SMC (Structural Manteinance of Chromosome).
Duplicazione del DNA batterico e scissione
Separazione dei due filamenti sulla sequenza OriC, duplicazione bidirezionale (DNA-polimerasi batterica), 
mesosoma separa i due cromosomi, invaginazione parete, formazione setto, scissione binaria.
Ribosomi e sintesi proteica
Ribosomi batterici: sparsi nel citoplasma, subunità 50S e 30S (tot. 70S), legano subito mRNA (trascrizione e traduzione 
simultanee).
Caratteristiche della membrana plasmatica batterica
Più sottile di quella eucariotica, doppio strato fosfolipidico, 40% lipidi (fosfolipidi) e 60% proteine (non glicosilate), pochi 
carboidrati (glicolipidi e glicosfingolipidi).
Funzioni della membrana plasmatica batterica
Trasporto dei soluti (permeabilità selettiva)
Trasporto di elettroni (fosforilazione ossidativa)
Secrezione enzimi idrolitici e tossine
Biosintesi di sé stessa
Recettori per chemochine (chemiotassi)
Divisione cellulare (con mesosoma)
Gram-positivi e Gram-negativi
Componenti della parete cellulare (tipica dei Gram+)4
Peptidoglicano o mureina, costituito da:
polimero di N-acetilglucosammina e acido N-acetilmuramico ripetuti alternati
cinque amminoacidi legati al muramico: L-alanina, D-glucosammina, L-lisina, D-alanina, D-alanina (eliminata 
per formare legami crociati)
Azione del lisozima sulla parete batterica
Scinde il legame tra acido N-acetilmuramico e N-acetilglucosammina del peptidoglicano, degradazione parete, 
mancanza stabilizzazione pressione osmotica, formazione protoplasto, morte cellulare (lisi).
Differenze nella composizione della parete cellulare tra Gram+ e Gram-
Gram+: legame crociato tra D-alanina e L-lisina tramite pentaglicina.
Gram-: legame crociato tra D-alanina e acido L-diaminopimelico (sostituisce L-lisina) in modo diretto
Differenze nell'organizzazione stratigrafica dei Gram+ e Gram-
Gram+: membrana plasmatica (enzimi e proteine), parete batterica (peptidoglicano, acidi teicoici e lipoteicoici 
antigenici), capsula (talvolta)
Gram-: membrana plasmatica interna, spazio periplasmico (poco peptidoglicano), membrana plasmatica esterna, 
capsula (talvolta)
Funzioni della parete cellulare
Antigenica (riconosciuta dal S.I.)
Rigidità cellulare e resistenza alla tensione
Protezione osmotica
Divisione cellulare (es. setto)
Organizzazione delle membrane nei Gram-
Membrana interna: doppio strato fosfolipidico, proteine trasportatrici
Spazio periplasmico: peptidoglicano, proteine solubili (legano nutrienti captati dall'esterno)
Membrana esterna: doppio strato fosfolipidico attraversato da porine, lipoproteine di Braun (interno, legano 
peptidoglicano), LPS (esterno, antigenico)
Funzioni della membrana esterna dei Gram-
Resistenza agli antibiotici (non penetrano, non distruggono peptidoglicano)
LPS stimola produzione di citochine infiammatorie (riconosciuto dai TLR, innalza temperatura)
Struttura del lipopolisaccaride (LPS)
Lipide A: interno, lipide complesso (acidi grassi su disaccaride-difosfato), responsabile azione patogena
Core polisaccaridico: intermedio, polisaccaride ramificato (9-12 zuccheri)
Antigene O: esterno, contatto con il sistema immunitario, polisaccaride (50-100 unità saccaridiche ripetute, 
ognuna di 4-7 zuccheri)
Strutture accessorie della cellula batterica
Capsula e glicocalice
Capsula: strato denso e definito esterno alla parete, adesione alle mucose, aumenta patogenicità (passa barriera 
EE), inibisce fagocitosi (protegge dal SI).
Glicocalice: ragnatela di fibre, adesione alle superfici ambientali (importante per igiene ospedaliera).
Plasmidi
DNA circolare extracromosomico, piccole dimensioni, replicazione autonoma (uguale al genoma), ereditati dalle 
cellule figlie. Più frequenti nei Gram- (ma anche nei Gram+), conferiscono proprietà e vantaggi selettivi (come la 
resistenza agli antibiotici).5
Plasmidi maggiori e plasmidi minori
Plasmidi maggiori: 50-200kD, 1-10 copie per cellula
Plasmidi minori: 5-10kD, 50-100 copie per cellula.
Episomi
Plasmidi integrati nel DNA dal batterio, non sono più DNA extracromosomiale.
Funzioni plasmidiche
Resistenza agli antibiotici (plasmidi R)
Produzione di tossine (plasmidi T)
Produzione di pili sessuali per scambiare materiale genico (plasmidi F)
Produzione di siderofori per sottrarre Fe3+
Produzione di batteriocine per uccidere altri batteri (aumentano competitività)
Flagelli semplici
Appendici filiformi cave e semirigide, diametro 20-30nm, senza membrana, fissate alla membrana con corpo basale, 
organi di movimento (rotazione oraria o antioraria influenzata da chemiocettori di membrana). Formati da 2 tipi di 
flagellina, fortemente antigenici (antigeni H).
Categorie di batteri in base alla presenza di flagelli
Peritrichi: molti flagelli su tutta la superficie
Lofotrichi: ciuffo di flagelli ad un unico polo
Monotrichi: unico flagello ad un polo
Anfitrichi: flagelli ai poli opposti
Atrichi: senza flagelli.
Fimbrie o pili
Appendici più corte e rigide dei flagelli, costituiti da piline, antigenici (antigeni F) e di 2 tipi: pili ordinari (adesività, es. 
E.Coli fimbriati risalgono le vie urinarie) e pili sessuali (coniugazione batterica, prodotti da plasmidi F).
Sporogenesi
Definizione di sporogenesi
La capacità di formare spore, passaggio da stato vegetativo a stato quiescente, strutture resistenti a diversi fattori 
ambientali per lunghissimo tempo (variazione di temperatura, essiccamento, presenza di sostanze degradative). 
Processo tipico dei generi Bacillus e Clostridium (Gram+).
Qual è l'unico modo per eliminare le spore?
Autoclavarle a 120°C per 20 minuti.
Condizioni ambientali sfavorevoli che attivano la sporogenesi
Crescita rallentata o arrestata (esaurimento nutrienti)
Nutriente chiave diventa limitante
Diminuzione GTP intracellulare
Contatto con EDF-1 per Quorum Sensing (Endothelial-Differentiation related Factor 1)
Fasi che portano alla produzione della spora (6-8h)
1. Duplicazione cromosoma batterico, segregazione ai lati opposti
2. Formazione strati di rivestimento della spora attorno ad un cromosoma
3. Liberazione dell'endospora
Disposizione della spora nella cellula batterica6
Spora centrale
Spora subterminale
Spora terminale
Struttura a strati della spora (dall'interno)
Core o protoplasto (citoplasma, cromosoma, proteine per germinazione, ribosomi, calcio e acido dipicolinico, 
acido fosfoglicerico, pH 5,5-6)
Membrana interna
Parete (peptidoglicano)
Cortex (peptidoglicano con acido N-acetilmuramico sostituito da suoi lattami: resistenza a lisozima, elasticità, sito 
di attacco per enzimi di germinazione)
Membrana esterna
Rivestimento proteico similcheratinico
Esosporio (fosfolipoproteico)
Small Acid-Soluble Proteins (SASP)
Sono proteine contenute nella spora e hanno 2 funzioni: legano DNA proteggendolo da calore, raggi UV ed essiccazione 
e fungono da riserva di amminoacidi, carbonio ed energia (per la germinazione).
Fattori che permettono la termoresistenza delle spore
Stabilizzazione DNA con calcio-dipicolinato e SASP
Disidratazione e inattività
Stabilità proteine strutturali alla denaturazione termica
Spesso rivestimento
Enzimi di riparazione del DNA
Quando si attiva la germinazione di una spora?
Presenza di nutrienti utili (alanina)
Cambiamento di pH
Presenza di acqua
Sollecitazione meccanica
Trattamento a 70°C per 15 minuti
Fasi della germinazione di una spora (90min)
Attivazione: fattori attivanti stimolano trascrizione genica ed espressione di nuove proteine
Iniziazione: rilascio Ca2+DPA, idratazione del core, fase catabolica (degradazione peptidoglicano della cortex 
con autolisine), perdita dormienza
Sviluppo: attivazione metabolismo, degradazione SASP, fase anabolica (RNA, proteine, duplicazione DNA, 
scissione), perdita rivestimento
Microbioma e microbiota, infezione e patogenicità
Definizione di microbioma
Patrimonio genetico dei microorganismi che si trovano all'interno di un organismo superiore.
Definizione di microbiota
Insieme di tutti i microorganismi che possiamo trovare all'interno di un organismo superiore, in grado di competere 
nei diversi distretti corporei (come flora commensale) con eventuali patogeni per sostanze nutritive o elementi necessari 
alla crescita.7
Fattori che possono modificare il microbiota
Fattori genetici (es. fibrosi cistica)
Fattori ambientali
Dieta (es. vegane e vegetariane)
Classificazione dei batteri in base al rapporto con l'organismo superiore in cui vivono
Batteri commensali: non patogeni, competono con i patogeni, conferiscono vantaggi all'organismo
Batteri opportunisti: non patogeni (lo diventano in immunosoppressione transitoria o perenne)
Batteri patogeni: sempre patogeni (es. Salmonella)
Fonte di infezione primaria
Il luogo in cui il microorganismo patogeno vive e si riproduce e da cui diffonde per contagiare soggetti che ne sono 
sensibili.
Organismi malati e organismi portatori
Organismi malati: portano e manifestano l'infezione
Organismi portatori: sani (ospitano senza manifestare sintomatologia morbosa), precoci (infetti che eliminano i 
germi nel periodo di incubazione), convalescenti (malattia superata, ospitano il patogeno ancora per un periodo) 
e cronici (ospitano il microorganismo per un lungo periodo di tempo senza riuscire ad eliminarlo)
Vie di eliminazione degli agenti patogeni
Vie attraverso le quali il soggetto infetto allontana il patogeno da sé stesso e lo diffonde nell'ambiente:
Gastro-intestinale (feci)
Respiratoria (saliva, muco, espettorato)
Genito-urinaria (secrezioni genitali, urina)
Epidermica (squame della pelle)
Ematica (sangue).
Vie di penetrazione degli agenti patogeni
Vie con le quali il germe penetra nel soggetto sano:
Cutanea (lesioni della cute)
Mucosale (genito-urinaria, orale, congiuntivale)
Umorale (sangue, trasfusioni, siringhe infette)
Transplacentare (in gravidanza, madre → feto)
Trasmissione orizzontale e verticale
Trasmissione orizzontale: individuo malato trasmette ad un altro individuo in modo diretto (contatto) o indiretto 
con vettori (es. insetti) o veicoli (es. oggetti contaminati)
Trasmissione verticale: genitore malato trasmette ai figli infettando l'embrione o il feto.
Variabili che incidono sull'esito del contatto tra batterio e macrorganismo
Relative al microorganismo (patogenicità e infettività)
Stato immunologico e caratteristiche dell'individuo (etnia, età, sesso: modificano la probabilità di sviluppare 
un'infezione più o meno intensa)
Patogenicità, virulenza, infettività
Patogenicità del batterio (o potere patogeno)
Capacità del batterio di causare infezione o malattia. Dipende da variabili relative al microorganismo stesso: