Il spore batteriche sono strutture cellulari procariote di resistenza prodotte dai batteri per resistere e sopravvivere in condizioni ambientali sfavorevoli. Una volta che le condizioni ambientali sono favorevoli, danno origine a un nuovo individuo.
La sintesi delle spore batteriche avviene attraverso un processo chiamato sporulazione. La sporulazione è stimolata dalla scarsità di nutrienti (fonti di carbonio e azoto) nell'ambiente in cui abitano alcuni tipi di batteri.
In tutti gli ecosistemi della biosfera troviamo molte specie diverse di batteri, la maggior parte dei quali produce spore. I batteri sono organismi procarioti, cioè sono caratterizzati da essere unicellulari microscopici, privi di organelli membranosi interni e con una parete cellulare, tra le altre cose..
La nostra conoscenza generale sui batteri è che sono gli agenti causali di molte malattie (agenti eziologici), poiché sono in grado di proliferare in altri organismi viventi, causando infezioni e destabilizzando il funzionamento del loro sistema fisiologico..
Pertanto, molti dei protocolli di sterilizzazione delle industrie umane, principalmente le industrie farmaceutiche, agricole e alimentari, si concentrano sulla riduzione, il controllo e lo sterminio di questi microrganismi e delle loro spore dalle superfici dei prodotti che vengono commercializzati dai diversi mercati..
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Le spore batteriche sono strutture estremamente resistenti, progettate per resistere a diversi tipi di “stress” ambientale come le alte temperature, la disidratazione, la radiazione solare o la presenza di diversi composti chimici..
Le spore batteriche sono tipicamente avvolte da 6 strati differenti; sebbene questi possano variare a seconda delle specie di batteri. Questi 6 strati sono:
All'interno di ogni spora batterica sono presenti tutti i componenti essenziali per formare un individuo simile (se non identico) a quello che l'ha originata. Questi elementi includono:
Le spore sono considerate una forma di riproduzione asessuata, poiché molte volte le condizioni diventano sfavorevoli a causa di un'eccessiva crescita della popolazione ed i batteri che percepiscono lo stimolo della scarsità di risorse iniziano la sporulazione.
È importante capire che tutte le spore batteriche danno origine a individui geneticamente identici a quello che le ha originate, quindi considerarle una forma di riproduzione asessuata è perfettamente valido.
Nella parte più interna delle spore batteriche si trova il protoplasto, noto anche come "nucleo di spore" o "cellula germinale".
La struttura esterna delle spore è progettata con la funzione primaria di proteggere il protoplasto, che contiene il citoplasma, molecole di DNA e RNA, proteine, enzimi, cofattori, ioni, zuccheri, ecc., Necessari per il mantenimento metabolico dei batteri.
Il primo strato che circonda il protoplasto è la membrana cellulare, costituita da lipidi e proteine. Dispone di numerose strutture specializzate nell'interazione con le coperture più esterne, al fine di percepire gli stimoli dall'ambiente da esse ricevuti..
Sia la parete cellulare interna che quella esterna, che sono gli strati che precedono la membrana cellulare, hanno la struttura tipica della parete cellulare batterica: sono composte principalmente dall'eteropolisaccaride chiamato peptidoglicano (N-acetil glucosamina e acido N-acetil muramico).
A ricoprire le pareti che abbiamo appena menzionato c'è la corteccia, che è costituita da grandi catene di peptidoglicano (45-60% di residui di acido muramico).
Sulla corteccia si trovano lo strato interno ed esterno delle spore batteriche, costituite da proteine con funzioni specializzate per disattivare enzimi e agenti chimici tossici che potrebbero danneggiare le spore. Due degli enzimi più abbondanti in questo strato sono la superossido dismutasi e la catalasi..
Exosporium (che non è prodotto da tutte le specie) è costituito da proteine e glicoproteine che bloccano l'accesso di grandi proteine come gli anticorpi, per esempio. Si ritiene che questo strato si trovi nei batteri che dipendono da un carattere patogeno per sopravvivere..
La formazione di spore inizia quando le cellule batteriche attivano il percorso genetico che controlla le funzioni di sporulazione. Questi geni sono attivati da proteine e fattori di trascrizione che rilevano i cambiamenti ambientali (o il passaggio da "favorevole" a "avverso")..
Il modello classico utilizzato per studiare la formazione di una spora batterica è quello osservato in Bacillus subtilis, che è suddiviso in 7 fasi. Tuttavia, la formazione di spore in ogni specie batterica ha le sue peculiarità e può comportare più o meno passaggi.
Le fasi della sporulazione possono essere facilmente apprezzate, con l'aiuto di un microscopio e osservando le cellule che crescono in ambienti carenti di nutrienti. Possiamo descrivere queste fasi più o meno come segue:
La cellula aumenta il suo volume citosolico almeno tre volte in un periodo relativamente breve.
In concomitanza con l'aumento del volume citosolico, il genoma del batterio è duplicato dalla mitosi. Alla fine della mitosi, il genoma “materno” si allinea verso uno dei poli della cellula, mentre il genoma “figlio” o risultante si allinea verso il polo opposto..
La membrana cellulare inizia a restringersi molto vicino al polo in cui si trova il genoma “figlia” prodotto durante la mitosi. Questa contrazione finisce per isolare il genoma risultante dal resto del citosol della cellula..
Il segmento formato dalla membrana cellulare ristretta è rinforzato da un'altra porzione della membrana cellulare, formando una doppia membrana e dando origine a una spora immatura nota come "forespora".
La cellula batterica aumenta la produzione di residui di acido muramico. Questi sono diretti verso la superficie che ricopre l'avamposto, generando un ulteriore strato di protezione. Una volta completata la formazione di questo strato, la forespora viene chiamata exospora.
Gli aumenti nella produzione di acido muramico sono anche orientati a formare due strati di una composizione di peptidoglicano simile a quella della parete cellulare batterica. Questi due strati formeranno il rivestimento interno ed esterno dell'esospora e lo trasformeranno in un'endospora..
L'ultimo passaggio nella sporulazione o nella formazione di spore è il rilascio. La parete cellulare, la membrana e tutti i rivestimenti della cellula "madre" vengono lisati e rilasciano l'endospora matura nell'ambiente..
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