5.2 - La genetica di virus e batteri
Zanichelli
Created on November 17, 2020
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Transcript
I fondamentali in sintesiLa genetica di virus e batteri
Biologia
INIZIA
La genetica dei batteriIl trasferimento genicoI virus
Che cosa devo sapere prima
La cellula procarioteGli acidi nucleici La divisione cellulare
Che cosa imparerò
INDICE
La divisione cellulare è in processo grazie al quale una cellula si divide in due cellule figlie. Affinché una cellula possa dividersi devono verificarsi quattro eventi in successione:
- Deve essere innescato un segnale riproduttivo, ovvero un segnale che dà inizio alla divisione cellulare che può essere originato sia all'interno che all'esterno della cellula;
- Deve avvenire la duplicazione del materiale genetico (il DNA) in modo che due nuove cellule possiedano ciascuna un corredo genetico completo e identico;
- La cellula deve distribuire equamente il DNA duplicato fra le due cellule figlie con un processo chiamato segregazione;
- Devono essere sintetizzati enzimi e organuli per le nuove cellule e si deve aggiungere nuovo materiale alla membrana plasmatica (e alla parete cellulare quando presente) in modo che tutte le cellule si possano separare attraverso un processo detto citodieresi.
Le cellule procariote possiedono una struttura di base comune: una membrana che racchiude il citoplasma, all'interno del quale si trova il nucleotide. Nel corso dell'evoluzione, alcuni procarioti hanno sviluppato strutture specializzate in grado di conferire un vantaggio alle cellule che le possiedono. Tali strutture sono:
- La parete cellulare e la capsula;
- Le membrane interne;
- I pili e i flagelli;
- Il citoscheletro.
Gli acidi nucleici (DNA e RNA) sono polimeri di nucleotidi: un nucleotide è composto da uno zucchero pentoso, una base azotata e un gruppo fostato. Esistono quattro nucelotidi che differiscono per base azotata. Il DNA è una molecola informazionale: contiene infatti le informazioni per costruire correttamente tutte le catene polipeptidiche da cui derivano le proteine di un organismo. L'informazione del DNA è codificata nella sequenza delle basi azotate che formano i suoi filamenti. Il DNA è formato da due filamenti che corrono in direzione opposta. L'RNA ha un ruolo diverso: interviene nella traduzione delle informazioni contenute nella molecola di DNA, cioè permette l'effettiva costruzione delle proteine. L'RNA di solito è a singolo filamento.
Indice
LA GENETICA DEI BATTERI
Struttura
LA GENETICA DEI VIRUS
IL TRASFERIMENTO GENICO
Il cromosomabatterico
I plasmidi
Categorie di plasmidi
La coniugazione
La trasformazione
La trasduzione
Classificazione
Il ciclo litico e lisogeno
Il cromosoma batterico
In genere i batteri contengono un solo cormosoma formato da una molecola di DNA circolare a doppio filamento, costituito da qualche milione di nucleotidi e da poche migliaia di geni.
Jarun Ontakrai/Shutterstock
I batteri sono oggetti di studio molto comuni perché sono facilmente coltivabili in laboratorio e hanno tempi brevi di riproduzione. Escherichia coli, ad esempio, è in grado di riprodursi ogni 20 minuti circa generando oltre 70 generazioni in una sola giornata.
I plasmidi
Oltre al DNA che forma il cromosoma, si è scoperto che tutte le specie di batteri contengono anche molecole circolari di DNA non cromosomico dette plasmidi che presentano uno o due geni.
Disegno dell'interno di un batterio con DNA cromosomico e plasmidi.
Categorie di plasmidi
- Plasmidi degradativi: metabolizzano sostanze tossiche ripulendo l'ambiente;
- Plasmidi Col: codificano per le colicine, proteine capaci di uccidere i batteri;
- Plasmidi della virulenza: trasformano le cellule ospiti in batteri patogeni;
- Plasmidi F: consentono ai batteri di scambiarsi materiale genetico;
- Plasmidi R: codificano la resistenza ad alcuni farmaci come gli antibiotici.
Il trasferimento genico
I batteri sono i primi organismi in cui è stato dimostrato il trasferimento genico: un processo per cui tratti di DNA possono essere spostati in parti diverse del cromosoma, oppure tra cellule differenti, oltre che tra specie diverse.Esistono diversi meccanismi mediante cui un tratto di DNA procariote può trasferisi.
La coniugazione avviene grazie alla formazione di un pilo sessuale che mette in contatto due cellule batteriche, permettendo lo scambio di materiale genetico tra cellula donatrice e cellula ricevente.
La coniugazione
Questo video ti mostra il processo di coniugazione batterica tramite cui i batteri si scambiano materiale generico.
La coniugazione
La trasformazione avviene quando un batterio cattura dall’ambiente extracellulare un filamento di DNA di un batterio morto. La cellula ricombina il DNA esogeno nel proprio cromosoma, modificando il patrimonio genetico.
La trasformazione
Questo breve video ti illustra il processo della trasformazione batterica.
La trasformazione
La trasduzione avviene quando un virus porta con sé parte del genoma del batterio che ha infettato in precedenza e inserisce anche questo tratto di materiale genetico batterico nel nuovo ospite.
La trasduzione
In questo video scoprirai il processo della trasduzione generalizzata e della trasduzione specializzata.
La trasduzione
... due cellule si scambiano materiale genetico tramite un pilo sessuale?
... un virus inserisce parte di un genoma batterico in una nuova cellula ospite?
.... la cellula ricombina DNA esogeno nel proprio cromosoma?
Stop! In quale processo...
NELLA CONIUGAZIONE
NELLA TRASDUZIONE
NELLA TRASFORMAZIONE
La struttura dei virus
La struttura dei virus è piuttosto semplice: sono costituiti da una molecola di acido nucleico racchiusa in un involucro proteico, il capside, che protegge il materiale genetico dalla degradazione quando il virus è libero nell’ambiente.
Struttura di un virus influenzale: Il pericapside è circondato da glicoproteine che facilitano l’infezione della cellula ospite.
All’esterno del capside, alcuni virus (come quello dell’influenza e i coronavirus) hanno anche un pericapside (o envelope), ovvero un rivestimento lipoproteico che deriva dalla membrana della cellula ospite. Gran parte dei virus, inoltre, presenta sulla superficie numerose glicoproteine di membrana per il riconoscimento delle cellule bersaglio e facilitano la penetrazione del materiale genetico virale al loro interno.
La struttura dei virus
La classificazione dei virus
All’interno di una cellula il DNA virale si replica in numerose molecole identiche e viene trascritto in molecole di mRNA che dirigono la sintesi delle proteine virali. Sono virus a DNA: l' herpesvirus, il papillomavirus, il virus dell'epatite B.
A DNA
Quando i virus a RNA infettano un ospite, l’acido nucleico si replica generando molti RNA virali, ma può anche essere direttamente utilizzato come messaggero che viene tradotto dai ribosomi dell’ospite, come avviene nei coronavirus.
A RNA
Si tratta di agenti patogeni capaci di convertire le informazioni genetiche dalla molecola di RNA verso quella di DNA, per mezzo di DNA polimerasi RNA dipendenti, dette trascrittasi inverse. Possono provocare tumori, oppure malattie gravi come l’AIDS (HIV).
Retrovirus
I rinovirus (HRV), virus a RNA, sono gli agenti eziologici dei più comuni raffreddori. Penetrano per le vie nasali trovando terreno ospitale alla loro riproduzione nelle mucose. Credit: InesBazdar/Shutterstock
Il virus dell'herpes simplex (HSV, herpes simplex virus) è un esempio di virus a DNA che, nella sua forma più diffusa, può causare delle vescicole febbrili caratteristiche che di norma interessano la cute facciale (labbra, narici). Credit: sokolenok/Shutterstock
I virus dell'immunodeficienza umana (HIV, Human Immunodeficiency Virus) sono due specie di Lentivirus (un genere di retrovirus) che se non curati possono provocare l'AIDS. L'HIV si trasmette nella maggior parte dei casi tramite rapporti sessuali non protetti ed è per questo che il preservativo rappresenta un valido strumento per ridurre in modo notevole la possibilità di contagio. Credit: gresei/Shutterstock
I virus che infettano i batteri sono detti batteriofagi o fagi. Questi alternano due fasi del ciclo vitale: il ciclo litico e il ciclo lisogeno.
Il ciclo litico e lisogeno
- Durante il ciclo litico vengono prodotti i nuovi virioni che, spesso attraverso la rottura (cioè, la lisi) della cellula ospite, fuoriescono e vanno a infettare altre cellule, perpetuando il ciclo replicativo del virus.
- Durante il ciclo lisogeno il virus entra in una condizione di latenza, in cui il genoma virale permane nella cellula ospite ma senza produrre nuovi virioni.
Una rappresentazione schematica del ciclo litico (in rosso) e del ciclo lisogeno (in blu).
Il video ti illustra il ciclo litico e il ciclo lisogeno, ovvero i due percosi che un virus può intraprendere quando infetta una cellula ospite.
Il ciclo litico e lisogeno
Durante il ciclo litico di un profago....
il virus entra in fase di latenza
nuovi virioniinfettano la cellula
il DNA fagico entra nel cromosoma batterico
Stop! Scegli la risposta corretta:
SBAGLIATO
SBAGLIATO
ESATTO!
La genetica dei batteri: cromosoma e plasmidiIl trasferimento genico: coniugazione, trasformazione e trasduzione La genetica dei virus, il ciclo litico e il ciclo lisogeno
Che cosa ho imparato
METTITI ALLA PROVA
RIGUARDA LE PARTI CHE NON HAI CAPITO
Mettiti alla prova
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