I batteri

I batteri sono organismi unicellulari molto piccoli (intorno ad 1 µm), presenti praticamente in qualunque ambiente sul nostro pianeta, dai ghiacci dell'antartide (diversi gradi sotto lo 0) alle sorgenti idrotermali sottomarine (oltre i 100°C). 

La stragrande maggioranza dei batteri presenti sul nostro pianeta non è pericolosa per l'uomo (i batteri decompositori ad es.), anche quelli che vivono in contatto con il nostro corpo svolgono normalmente funzioni per noi essenziali (la flora intestinale, ad es.) Tuttavia numerose malattie che colpiscono il nostro organismo sono causate da batteri, che per questo motivo venogno definiti patogeni (portatori di malattie).

I batteri sono dotati di una parete cellulare, che protegge la sottostante membrana cellulare. In alcune specie la parete cellulare è rivestita esternamente da una capsula, con funzione di supporto strutturale. 

La parete cellulare dei batteri è una struttura molto complessa e in base alla sue caratteristiche si possono distinguere due classi di batteri, i Gram prositivi (Gram+) e i Gram negativi (Gram-).

Nei procarioti non è presente il nucleo, il DNA si trova libero nel citoplasma sotto forma di un unico cromosoma di forma circolare. Nel citoplasma si trovano anche piccole molecole circolari di DNA chiamate plasmidi e i ribosomi, gli unici organuli presenti nei procarioti.

Alcune specie batteriche sono dotate di organi di locomozione: uno o più flagelli permettono ad alcune sapecie di batteri di spostarsi attivamente nel loro ambiente di vita.

I pili (o fimbrie) sono invece appendici filamentose che in alcune specie circondano la cellula batterica e che permettono ai batteri di aderire al substrato o tra loro durante la coniugazione, il processo di accoppiamento dei batteri.

I batteri si riproducono normalmente per scissione binaria, ma presentano anche forme di "sessualità". Durante la coniugazione due batteri si scambiano parti di materiale genetico (i plasmidi), aumentando in questo modo la diversità genetica e la capacità di adattamento all'ambiente.

La colorazione di Gram, messa a punto nel 1884 dal medico danese Hans Joachim Christian Gram, permette di dividere i batteri in due gruppi, i Gram positivi o Gram+ e i Gram negativi o Gram-.

Il processo di colorazione consiste in un primo trattamento del preparato batterico con cristal violetto e iodio, seguito da una decolorazione con alcol etilico e da una nuova colorazione con fuxina (di colore rosso).

I batteri Gram+ trattengono la prima colorazione e quindi si colorano di violetto; nei Gram- invece il colorante violetto non si fissa (viene allontanato dall'alcol) e quindi questi batteri assumono una colorazione rossa.

Il motivo della diversa risposta alla colorazione sta nella diversa composizione della parete cellulare.

La parete cellulare dei Gram+ è molto spessa, pluristratificata, e costituita in gran parte da mureina (chiamata anche peptidoglicano), un polimero costituito da proteine e carboidrati che forma delle lamine e che è responsabile della rigidità della parete dei Gram+. Oltre alla mureina sono presenti, in quantità inferiori, gli acidi teicoici, che sprogono all'esterno della mureina e pare svolgano un ruolo importante dal pounto di vista della patogenicità.

La parete cellulare dei batteri Gram- è costituita da uno strato sottile di mureina e da una membrana esterna, legata alla mureina da lipoproteine. La membrana esterna ha la tipica struttura delle membrane biologiche, è formata da un doppio strato di fosfolipidi in cui sono incluse delle proteine che regolano il passaggio delle sostanze. Solo sul lato esterno di questa membrana si trovano inoltre lipopolisaccaridi, che costituiscono gli antigeni batterici in grado di scatenare forti risposte immunitarie.

In base alla forma distinguiamo 4 tipologie di batteri:

1) Cocchi, caratterizzati da una forma sferica

2) Bacilli, caratterizzati da una forma cilindrica (a bastoncino)

3) Vibrioni, caratterizzati da una forma incurvata (a "virgola")

4) Spirilli , caratterizzati da una forma ad elica

I cocchi possono presentarsi in diversi tipi di aggregati coloniali:

1) Diplococchi, associati due a due

2) Sarcine, un cubo costituito da 8 cocchi

3) Streprococchi, uniti a costituire delle catenelle

4) Stafilococchi, uniti a costituire dei grappoli.

Dal momento che i batteri hanno colonizzato praticamente tutti gli ambienti terrestri, compresi quelli che sembrerebbero del tutto inospitali per la vita, sono anche caratterizzati da tipi di metabolismo adattati alle diverse condizioni ambientali.

In base alla necessità o meno di ossigeno distinguiamo batteri aerobi, che necessitano di ossigeno per vivere, e batteri anaerobi, che invece vivono in assenza di ossigeno.

Alcune specie di batteri sono sporigene: sono Gram+ che, in condizioni di scarsa nutrizione e di un ambiente sfavorevole, sono in grado di produrre spore, cioè cellule particolari, in cui le esigenze del metabolismo sono ridottissime, provviste di un rivestimento che le rende estremamente resistenti a condizioni ambientali anche molto avverse per lunghi periodi di tempo (come i semi delle piante).  

Tra i batteri aerobi obbligati si trovano diverse specie patogene per l'uomo: 

Neisseria meningitidis (o meningococco), Gram-, è responsabile della meningite e infetta solo gli esseri umani.

Bordetella pertussis, Gram-, immobile e responsabile d'infezioni delle vie respiratorie che provocano la pertosse o la bronchite acuta.

Legionella pneumophila, Gram-, flagellato e responsabile dell'insorgenza della malattia dei legionari (o legionellosi).

Tra gli anaerobi obbligati le specie patogene sono numerose, tra cui:

Clostridium botulinum, Gram+, mobile (presenta dei flagelli) e sporigeno, produce una tossina che causa il botulismo, una grave intossicazione alimentare.

Clostridium tetani, con le stesse caratteristiche del precedente, produce una tossina che causa il tetano.

Bacteroides fragilis, Gram-, è un costituente tipico della flora intestinale umana, ma può provocare infezioni e ascessi nel colon e in altre parti del corpo.

Molte altre specie di batteri sono aerobie/anaerobie facoltative, ovvero sono in grado di sopravvivere anche in assenza/presenza di osigeno. Tra le specie patogene troviamo:

Escherichia coli, Gram-,  è un costituente tipico e indispensabile della flora intestinale umana, ma alcuni ceppi possono provocare infezoni inestinali, meningite, peritonite e polmonite.

Salmonella enterica, Gram+, mobile (flagellato), può provocare diverse forme di gastrentgerite note coe salmonellosi.

Alcuni batteri vivono in simbiosi con noi: il corpo umano ospita normalmente tra 500 e 1.000 diverse specie batteriche, la maggior parte delle quali vive all'interno dell'intestino. Questi batteri non solo non sono patogeni (alcuni in particolari condizioni possono diventarlo), ma svolgono funzioni molto importanti per il nostro organismo, che con i batteri ha sviluppatto una forma di mutualismo: associazione vantaggiosa per entrambi i partecipanti.

La "flora intestinale" svolge infatti diverse funzioni:

- energetica: fermenta il materiale indigerito, costituito soprattutto da fibre di origine vegetale e il muco prodotto dalle cellule intestinali, recuperando energia sotto forma di acidi grassi (acido acetico, propionico e butirrico)

- protettiva: potenzia l'effetto barriera della mucosa intestinale e impedisce la crescita di forme batteriche patogene 

- metabolica: produce la vitamina K, che svolge un ruolo essenziale nella coagulazione del sangue, e alcuni aminoacidi.