La capsula batterica

Caratteristiche generali

Con il termine capsula batterica (Fig. 1) si intende una serie di componenti che si posizionano all’esterno della parete cellulare batterica. Sono le componenti della parete batterica stessa che spesso contribuiscono alla formazione della capsula. La capsula batterica non è presente in tutti i batteri, ma solo in alcuni. I fattori che ne determinano la presenza possono essere genetici ed ambientali.

  • Genetici: è necessario che la cellula batterica presenti, nel proprio corredo cromosomico, i geni responsabili della sintesi degli enzimi coinvolti nella formazione della capsula;
  • Ambientali: è necessario che nell’ambiente di crescita del batterio ci siano gli elementi costitutivi dei composti di cui la capsula ha bisogno.

Come sinonimo di capsula possiamo utilizzare anche il termine glicocalice, a causa della natura glicosidica delle sue componenti.

struttura di una cellula batterica. Si evince la presenza della capsula all'esterno della parete cellulare
Figura 1: Schema riguardante la struttura di una cellula batterica. La capsula è evidente all’esterno della parete cellulare

Composizione e struttura

La capsula batterica è costituita da tre componenti. Procedendo dall’interno verso l’esterno incontriamo: strato S, capsula propriamente detta e strato mucoso.

  • Lo strato S è quello maggiormente adeso alla parete cellulare batterica. E’ costituito da proteine e glicoproteine che possono assemblarsi tra loro in dimeri, trimeri ed esameri; in questo modo viene a costituirsi una rete proteica con pori acquosi, utili per filtrare determinate sostanze.
  • La capsula propriamente detta invece, è costituita da polisaccaridi (sia omopolimeri che eteropolimeri). Solo in alcuni casi questo strato è costituito da peptidi, infatti in Bacillus anthracis la capsula è costituita da acido D-glutammico.
  • Lo strato mucoso è quello che presenta una composizione maggiormente variabile in quanto è costituito da polisaccaridi, o proteine, o da entrambi. La sua forma non è ben definita, infatti i suoi costituenti non sono saldamente legati tra loro.

Funzione

Ciascuna componente della capsula batterica svolge una o più funzioni.

Lo strato S funge da filtro molecolare. Infatti, i pori acquosi presenti nella rete proteica, con un diamentro di 2-3 nm, ostacolano l’ingresso di molecole più grandi, come gli enzimi litici, potenzialmente dannose per la cellula. Questo strato inoltre protegge il batterio da fluttuazioni ioniche, variazioni di pH e dallo stress osmotico.

Lo strato intermedio svolge funzioni diverse correlate alla sua composizione:

  • Evita l’essiccamento: gli zuccheri costituenti questo strato sono molecole idrofile, quindi trattengono e assorbono acqua proteggendo la cellula dalla disidratazione;
  • Favorisce l’adesione cellula-cellula e cellula-substrato;
  • Riserva: dai polisaccaridi si ottengono per riduzione monomeri di zucchero utilizzati come fonte energetica in caso di necessità;
  • Virulenza: la presenza della capsula elude i meccanismi di difesa aspecifici dell’ospite, ossia la fagocitosi.

Lo strato mucoso, invece, riduce l’attrito cellula-cellula e cellula-superficie, favorendo così lo spostamento per scivolamento.

Alcune capsule batteriche hanno anche la caratteristica di raccogliere gli elementi antibiotici per evitare che entrino nella cellula batterica.

La capsula batterica inoltre influenza la patogenicità dei batteri. Ad esempio, Streptococcus pneumoniae causa polmonite solamente quando dotato di capsula. Questo è dovuto al fatto che le cellule responsabili della distruzione del batterio sono inefficienti contro le forme capsulate.

Osservazione microscopica

Generalmente la cellula batterica si osserva al microscopio ottico o al microscopio elettronico.

Per poter osservare la capsula batterica al microscopio ottico, si utilizzano due tecniche: la colorazione negativa e la reazione di Neufeld.

  • Per la colorazione negativa si utilizza la Nigrosina, ma il colore non è assorbito dalla capsula batterica. Le regioni colorate sono solamente due: l’ambiente in cui si trova il batterio ed il corpo del batterio stesso. La capsula, priva di colore, viene visualizzata come un grosso alone bianco attorno al batterio (Fig.2);
Capsule batteriche identificate con la colorazione negativa
Figura 2: Capsule batteriche identificate con la colorazione negativa
  • La reazione di Neufeld (o reazione quellung), si basa sul fatto che le componenti polisaccaridiche della capsula fungono da antigeni per anticorpi specifici. Il legame antigene-anticorpo induce un rigonfiamento della capsula, facilitandone l’identificazione. Il rigonfiamento è probabilmente dovuto ad un aumento dell’idratazione della capsula mediata dagli anticorpi.
Rigonfiamento capsulare in Streptococcus ottenuto con la reazione di Neufeld.
Figura 3: Rigonfiamento capsulare ottenuto con la reazione di Neufeld. Si nota in alto la presenza di batteri privi di capsula. Il batterio in questa figura è Streptococcus pneumoniae

Raffaella Giannone

Fonti

Crediti immagini

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