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I batteri fanno parte del regno dei procarioti, e si tratta di microorganismi costituiti da cellule più piccole e più semplici rispetto alle cellule degli organismi eucarioti in termini di struttura interna alla membrana, in quanto non sono presenti i diversi compartimenti, ovvero gli organuli, tipici delle cellule eucariote. Ciò significa che il materiale genetico, anche noto come nucleoide, è disperso nel citoplasma, il che ha importanti caratteristiche metaboliche. I batteri si classificano in base alla forma principalmente in due gruppi: cocchi, di forma sferica, e bacilli, o bastoncini, di forma allungata, sebbene esistano anche gli spirocheti, con forma a spirale, ed i vibrioni, dei bacilli a forma di virgola. Il genoma batterico è di forma circolare e si trova condensato nella regione centrale della cellula, attorniato dai ribosomi, e generalmente i batteri possiedono tutto il materiale genetico contenuto in un unico cromosoma, sebbene vi possano essere dei cromosomi aggiuntivi, notevolmente più piccoli rispetto al primo, i quali non contengono le informazioni necessarie per la sopravvivenza della cellula, ma delle informazioni aggiuntive che permettono di migliorare la sopravvivenza in determinate condizioni. Il cromosoma si trova super-avvolto e compattato, un’azione che viene svolta mediante degli enzimi simili agli istoni nelle cellule umane, i quali vanno a legarsi al DNA. Nel cromosoma batterico è inoltre presente un unico punto in corrispondenza del quale il complesso d’inizio permette di dare origine alla duplicazione, e questo prende il no di ORI-C. Da tale punto la duplicazione avviene in entrambe le direzioni, finché le due forcine replicative non si incontrano in corrisponde di una regione chiamata TER-C. Poiché il genoma è libero nel citoplasma, non è presente alcuna separazione fisica tra l’ambiente in cui avviene la trascrizione e l’ambiente in cui avviene la traduzione, ed inoltre, l'RNA messaggero procariotico non richiede rimaneggiamento, in quanto non sono presenti delle porzioni non codificanti: a mano a mano che avviene la trascrizione, l'RNA messaggero inizia ad interagire con i ribosomi, dando inizio alla traduzione ancor prima della terminazione dello step precedente. Questo ha come importante conseguenza una velocità replicativa molto elevata, utile in caso di studio. I ribosomi batterici possiedono una struttura analoga a quelli eucarioti, sebbene siano leggermente più piccoli e siano costituiti da proteine ribosomiali e RNA ribosomiale leggermente diversi rispetto a quello degli organismi eucarioti: è proprio su queste differenze che basano il loro meccanismo di azione gli antibiotici, in modo da non andare a danneggiare le cellule eucariote. I ribosomi batterici sono costituiti sempre da due subunità, di dimensioni 30S e 50S. Il citoplasma batterico possiede una composizione simile al citoplasma eucariote, si tratta sempre di una soluzione molto concentrata in cui ritroviamo le quattro classi di macromolecole, ed inoltre, in alcuni momenti di vita della cellula, è possibile ritrovare nel citoplasma degli accumuli di materiale di riserva, che vengono raccolti in condizioni di abbondanza di nutrimento e che verranno usati in condizioni di precarietà. Poiché all’interno di una cellula procariote non sono presenti organuli rivestiti da membrana, la struttura interna è particolarmente semplice, ma spostandoci verso l’esterno incontriamo la membrana plasmatica: si tratta sempre di un doppio strato fosfolipidico, la quale composizione è leggermente diversa dalle cellule eucariote. Innanzitutto non sono presenti gli steroli, i quali conferiscono rigidità alla struttura, ne consegue una membrana piuttosto fluida (fanno eccezione i mycoplasmi, la quale membrana è ricca di steroli e non sono quindi rivestiti da parete, il che li rende intrinsecamente resistenti agli antibiotici che riconoscono come bersaglio la parete batterica; i mycoplasmi non possono sopravvivere in un ambiente che non sia isotonico con il loro citoplasma, in quanto questo porterebbe alla lisi cellulare, e sono per tale motivo dei patogeni obbligati). Inoltre, nella membrana cellulare procariotica è presente una maggior quantità di proteine, le quali non sono deputate esclusivamente al trasporto di sostanze, ma sono anche coinvolte in processi di fosforilazione ossidativa e sintesi della parete. È presente una struttura, assente negli eucarioti, il mesosoma: si tratta di una invaginazione della membrana citoplasmatica dovuta al fatto che sulla membrana stessa sono presenti un grandissimo numero di proteine, quindi l’introflessione con ripiegamento della membrana permette di aumentare la superficie e permette quindi di possedere il maggior numero di proteine possibile. Il mesosoma possiede anche un’altra importante funzione replicativa, ovvero garantire che, in seguito alla duplicazione del genoma, questo venga distribuito equamente tra le due cellule figlie, ottenute mediante scissione, svolgendo quindi la funzione del fuso mitotico. Questo è permesso dal fatto che, oltre alla duplicazione del genoma, avviene anche la duplicazione del mesosoma, ed ogni cromosoma circolare rimane agganciato ad un mesosoma, e a mano a mano che aumenta la superficie della membrana cellulare, si verifica l’allontanamento dei due mesosomi, con rispettivi cromosomi: la distribuzione di un cromosoma circolare per ciascuna cellula figlia è dovuto ad un fattore meccanico. All’esterno della membrana è presente la parete batterica, un involucro rigido che riveste tutte le cellule batteriche, la quale svolge numerose funzioni: protegge dall’iper-tonicità del citoplasma, impedendo un eccesivo ingresso di acqua; svolge un ruolo nella patogenesi delle infezioni; conferisce la forma al batterio, il che è importante non per la sua natura ma per poterlo identificare in laboratorio; permette di acquistare diverse caratteristiche tintoriali, infatti è possibile usare particolari metodi di colorazione che permettono di distinguere i batteri, ed in seguito a colorazione di Gram, si possono ottenere due risultati: viola, nei Gram + (strato grosso di peptidoglicano), e rosa, nei Gram – (strato sottile di peptidoglicano). La parete è costituita da peptidoglicano, una molecola tipicamente batterica costituita da una parte peptidica e da una parte glicosidica. La componente glicosidica è costituita da due zuccheri: N-acetilglucosammina (NAG) e N-acetilmuranico (NAM), un derivato del precedente in seguito all’attacco di un etere lattico. NAG e NAM sono legati mediante legame glicosidico β-1,4, e si tratta del mattoncino che andrà a costituire la parete. Per quanto riguarda invece la componente proteica, si tratta di un tetrapeptide attaccato al residuo di NAM, ed i quattro aminoacidi sono: L-lisina, D-glutammico, L-lisina (a volte sostituito da DAP) e D-alanina. In realtà, in fase di sintesi del mattoncino è presente un quinto aminoacido, ovvero un residuo di D-Alanina, che però in fase di assemblaggio viene perso. Nella saliva e nelle lacrime è presente il lisozima, un enzima che possiede una blanda azione antibatterica, in quanto in grado di scindere il legame glicosidico β-1,4, danneggiando così la parete e portando il batterio in ambiente acquoso a scoppiare, e si tratta quindi di una componente importante del nostro sistema immunitario.