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Spirochete

Che cosa sono le spirochete?

Le spirochete sono batteri Gram-negativi, sottili e con un corpo cellulare allungato e dalla caratteristica forma spiraliforme.

Sono dotati di un tipo peculiare di motilità data la presenza di flagelli che non si estendono al di fuori della cellula ma rimangono nello spazio compreso tra la membrana esterna e la parete cellulare, avvolgendosi attorno al corpo cellulare a cui imprimono un movimento con andamento elicoidale o a frusta; rappresentano un importante gruppo filogenetico del dominio dei Bacteria, anche se comprendono solo otto generi.

Le spirochete sono diffuse negli ambienti acquatici, dove conducono vita libera, e in diverse specie di animali. Alcune specie sono agenti eziologici di malattie come la sifilide e la sindrome di Lyme, altre sono importanti simbionti nello stomaco di mucche e altri ruminanti.

Spirochete

Immagine al microscopio elettronico e colorata di spirochete. Si noti la caratteristica forma spiraliforme.

Struttura delle spirochete

La cellula delle spirochete ha una forma allungata, la cui lunghezza varia tra 5 e 250 µm e il diametro tra soli 0,1 e 0,6 µm.

La parte delimita dalla membrana plasmatica e dalla parete cellulare è detta cilindro protoplasmatico, a sua volta circondato dalla membrana esterna, tipicamente presente nei batteri Gram-negativi. Nelle spirochete la membrana esterna è multistratificata e flessibile ed è anche chiamata guaina esterna.

Lo spazio tra membrana esterna e cilindro protoplasmatico è detto periplasma o spazio periplasmatico ed ha uno spessore di soli 20-40 nm.
Dai poli del cilindro protoplasmatico, attaccati al proprio motore flagellare inserito nella membrana interna, si dipartono uno o più flagelli che rimangono nello spazio periplasmatico avvolgendosi attorno al corpo protoplasmatico. Queste strutture sono chiamate endoflagelli, proprio perché non protrudono dalla cellula nell’ambiente esterno.

struttura di una spirocheta

In alto la tipica struttura di una spirocheta con il corpo cellulare costituito dal cilindro protoplasmatico, circondato dalla membrana esterna. Nello spazio periplasmatico si trovano gli endoflagelli, che si dipartono dai poli della cellula e si estendono per quasi tutta la sua lunghezza. In basso i dettagli degli elementi fondamentali della struttura della cellula delle spirochete.

Le spirochete possono avere da uno a un centinaio di endoflagelli che, in alcuni casi, hanno anche funzione di sostegno del corpo cellulare. Si pensa che sia proprio il movimento rotatorio degli endoflagelli a forzare il cilindro protoplasmatico a curvarsi e ad assumere la tipica forma spiraliforme.

Endoflagello

A sinistra l’immagine al microscopio elettronico a scansione di una tipica spirocheta, in cui è evidente l’endoflagello attorno al cilindro protoplasmatico. L’Immagine a destra mostra il senso di rotazione dell’endoflagello da cui dipendono il movimento e, presumibilmente, la forma elicoidale stessa delle cellule delle spirochete.

Motilità delle spirochete

La motilità delle spirochete dipende dagli endoflagelli che, dal punto di origine, si ripiegano all’indietro estendendosi per circa due terzi della lunghezza del cilindro protoplasmatico.

Talvolta in riferimento a gruppi di endoflagelli che ruotano in maniera coordinata si parla di filamenti assiali. Filamento assiale può anche essere sinonimo di un solo endoflagello.

Sezione trasversale della cellula di una spirocheta

Schema in sezione trasversale della cellula di una spirocheta in cui è possibile osservare la posizione reciproca del cilindro protoplasmatico, dell’endoflagello e della guaina esterna. Si noti come la rotazione dell’endoflagello induca la rotazione del cilindro protoplasmatico e, in direzione opposta, della guaina esterna.

La rotazione degli endoflagelli impone la rotazione del cilindro protoplasmatico e, in direzione opposta, della guaina esterna. Il movimento complessivo delle spirochete è ti tipo ondulatorio e rotatorio, assimilabile a quello di un cavatappi, o a frusta.

Movimento rotatorio e ondulatorio di una cellula di spirocheta

Le immagini A e B mostrano il movimento rotatorio e ondulatorio di una cellula di spirocheta. In A la guaina è libera e la cellula ruota attorno al suo asse longitudinale muovendosi in avanti. Questo tipo di movimento è tipico delle spirochete che conducono vita libera negli ambienti acquatici dove nuotano. In B la guaina è a contatto con una superficie solida e la cellula striscia in avanti. Molte spirochete parassite adottano questo tipo di movimento.

Andamento elicoidale del corpo di una cellula di spirocheta

L’immagine consente di apprezzare come l’andamento elicoidale del corpo di una cellula di spirocheta e il suo spostamento in avanti siano assimilabili al movimento di un cavatappi.

Classificazione delle spirochete

Le spirochete sono classificate in otto generi, distinti in base a diverse caratteristiche fisiologiche e morfologiche, all’habitat e alla patogenicità. Essi sono:

  • Spirochaeta,
  • Cristispira,
  • Treponema,
  • Borrelia,
  • Leptospira,
  • Leptonema,
  • Brachyspira,
  • Brevinema.

I batteri del genere Spirochaeta sono anaerobi o aerobi facoltativi, a vita libera in ambienti di acqua dolce o salata.

Il genere Cristispira comprende specie caratteristiche in quanto vivono nello stilo cristallino di alcuni molluschi sia marini che di acqua dolce.

Nel genere Treponema rientrano spirochete anaerobie, commensali o parassite dell’uomo e di alcuni animali, come termiti e ruminanti.

La specie più nota è Treponema pallidum, l’agente eziologico della sifilide.

Nella cavità orale degli esseri umani è possibile trovate la specie commensale Treponema denticola che fermenta aminoacidi come la cisteina e la serina.

I batteri del genere Borrelia sono in massima parte patogeni dell’uomo o degli animali. Borrrelia recurrentis provoca la febbre ricorrente nell’uomo, trasmessa dai pidocchi. Borrelia burgdoferi è, invece, l’agente della sindrome di Lyme, trasmessa all’uomo e ad altri animali dalle zecche.

I batteri dei generi Leptospira e Leptonema sono organismi aerobi che usano acidi grassi a lunga catena come substrati energetici. Questi generi comprendono specie sia a vita libera sia parassite di uomo e animali. Una malattia provocata nell’uomo da specie parassitiche è la leptospirosi, caratterizzata da insufficienza renale e, se non trattata, morte.

Le spirochete del genere Brachyspira sono anaerobie e provocano diarrea nei polli e negli animali, mentre quelle del genere Brevinema sono state rinvenute in sangue e tessuti di topi e toporagni.

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