I LIEVITI: RIPRODUZIONE E CARATTERISTICHE, Appunti di Genetica

Scarica I LIEVITI: RIPRODUZIONE E CARATTERISTICHE e più Appunti in PDF di Genetica solo su Docsity! I LIEVITI I lieviti sono cellule eucariote che appartengono al regno dei funghi e sono organismi che ricavano l'energia di cui hanno bisogno sottoforma di ATP mediante la respirazione aerobica se si trovano in presenza di ossigeno o mediante la fermentazione se in assenza di ossigeno. | lieviti Saccharpmyces cerevisiae e pombe sono usati nei processi biotecnologi quanto, con la fermentazione convertono gli zuccheri in anidride carbonica necessaria, ad esempio nella lievitazione del pane o dei dolci e in etanolo che è utilizzato nella produzione della birra e del vino. Sono organismi unicellulari previsti di una parete cellulare esterna piuttosto resistente, possono avere una forma ellittica come pombe o sferica come cerevisiae; le dimensioni sono dell'ordine di pochi micron di diametro, in media 3-5 micron. La cellula di lievito essendo eucariote ha il proprio materiale genetico contenuto nel nucleo, nel citoplasma sono presenti organelli quali mitocondri, l'apparato di Golgi, i ribosomi e così via. Nonostante il lievito sia un organismo eucariote unicellulare mantiene la stessa struttura e organizzazione delle cellule eucarioti pluricellula quali quelle dei mammiferi. Le cellule di lievito possono crescere sia in uno stato aploide quindi con una sola copia di ciascun cromosoma, sia in uno stadio diploide con due copie. La proliferazione di o asessuale sia nella cellula diploide che in quella aploide avviene per mitosi. Pombe e cerevisiae si riproducono in maniera diversa, il primo per scissione, il secondo per gemmazione. Nella riproduzione per scissione, al termine della mitosi si ottengono due cellule figlie di identica dimensione che vengono separate tra di loro da una piastra cellulare che si forma dalle vescicole dell'apparato di Golgi le quali dividono la cellula in due metà esattamente identiche. Normalmente pombe prolifera in uno stato aploide anche se in condizioni ambientali sfavorevoli, due cellule aploidi possono fondersi tra di loro a formare una cellula diploide, la quale immediatamente per meiosi produrrà cellule aploidi che sono dette spore. Quando le condizioni migliorano, le spore germinano in cellule aploidi che proliferano poi per mitosi. Il ciclo cellulare dei lieviti passa attraverso le varie fasi G1, S, G2, Me la progressione da una fase all'altra è regolata da punti di checkpoint che sono fondamentali per verificare che tutti i componenti cellulari necessari nella fase successiva siano presenti. Prima di entrare in mitosi, la cellula nella fase S, nel punto indicato come start, replica il proprio materiale genetico che in pombe è suddiviso in 3 cromosomi nella fase aploide, nella fase diploide 6; nella fase G2 la sintesi del dna è terminata e la cellula si prepara a entrare in mitosi. Il corpo polare del fuso che è l'equivalente del centrosoma, si duplica e si associa alla membrana nucleare, i cromosomi che sono duplicati nei due cromatidi fratelli si condensano e dal corpo polare del fuso si organizzano le fibre del fuso mitotico. Una caratteristica della divisione cellulare nel lievito è che la membrana nucleare non si dissolve e la separazione dei cromatidi fratelli a opera delle fibre del fuso avviene all'interno del nucleo; solo a seguito della separazione dei cromatidi fratelli il nucleo si divide e al termine della mitosi avverrà anche la separazione del citoplasma con la formazione della piastra cellulare che dividerà la cellula in due metà uguali, le cellule figlie ciascuna con il proprio nucleo. Nella riproduzione per gemmazione la cellula madre sviluppa una piccola protuberanza esterna detta gemma e a partire dal punto di start, quando la cellula è ancora in G1, inizia a formarsi la gemma che poi si accresce sempre di più, si duplica il corpo polare del fuso e nella fase S il dna viene replicato. Quando la cellula entra in G2, il nucleo si allunga e si posiziona tra la cellula madre e la gemma; la membrana nucleare non si rompe e i cromatidi fratelli di ciascun cromosoma che si sono formati durante la fase S vengono separati all'interno del nucleo dai microtubuli che si sono originati dal corpo polare del fuso; a questo punto il nucleo di divide, siamo nella citocinesi dove la cellula madre e la gemma si separano e quest'ultima poi in G1 si accresce fino a diventare grande quanto la cellula madre. Cerevisiae è un organismo modello ampiamento usato nella ricerca a, si può coltivare facilmente in laboratorio facendolo crescere su i terreni di cultura che contengono tutti i nutrienti necessari alla sua crescita e i terreni di cultura possono essere liquidi oppure solidi dove si vedono numerose colonie di lievito ciascuna formata da un insieme di cellule che si sono originate a partire da una singola cellula madre; una cellula di lievito impiega circa 90 minuti per dividersi per cui in un giorno se ne possono ottenere grandi quantità. II genoma è stato il primo genoma eucariote a essere interamente sequenziato nel 1996, nella sua forma aploide ha una forma di 12*10*6 coppie di basi che sono distribuite su 16 cromosomi, considerevolmente più piccolo se confrontato con la dimensione di un genoma aploide umano che contiene 3200*10*6 coppie di basi su 23 cromosomi. Si è stimato che l'intero genoma di lievito di cerevisiae contiene circa 5800 geni funzionanti. Densità genica di una regione di 80kb del genoma umano confrontata con quella di lievito, le sequenze codificanti sono indicati con i rettangoli verde ed è evidente che i geni nei lieviti sono molto ravvicinati tra di loro, lo spazio intergenico è estremamente limitato se confrontato con quello del genoma umano, inoltre la maggior parte dei geni nel lievito non contiene introni e le sequenze ripetute quali gli elementi trasponibili che nell'uomo occupano circa il 45% del suo genoma, sono molto più rare e occupano meno del 4% del genoma totale. Le sequenza ripetute nel lievito appartengono alla classe dei retrotrasposoni virali o LTR che sono presenti anche in altre cellule eucariote e che essendo retrotrasposoni si mobilitano con un intermedio a rna; quelli di lievito sono indicati con Ty (transposons of yeast), si tratta di sequenze nucleotidiche lunghe circa 6 kb caratterizzate dall'avere nelle loro estremità le sequenze LTR lunghe circa 340 coppie di basi e al centro una regione contenenti i geni TyA e TyB che codificano per le proteine necessarie alla trasposizione; i geni TyA e TyB del lievito sono simili ai geni gag e pol dei retrovirus ossia di quei virus a rna quali il virus dell'HIV che per replicarsi retrotrascrive il rna in una doppia elica di dna che va a integrarsi nel genoma dell'ospite da dove può dirigere la produzione di nuove particelle virali che andranno a infettare le cellule adiacenti. Il gene gag codifica per proteine strutturali del virus, pol per la trascrittasi inversa e l'integrasi e il gene env per proteine di membrana dell'involucro esterno virale. Negli elementi Ty del lievito è assente il gene env e quindi non formano particelle virali infettive; considerata la somiglianza dei retrotrasposoni come Ty con i retrovirus, si ritiene che la loro presenza nei genomi eucarioti siano relitti di ciò che è asto di passate infezioni virali. Esistono 5 famiglie di elementi Ty nel lievito indicati da Ty1, 2, 3, 4e 5 che si trovano in ceppi diversi di lievito; la famiglia Tyl è quella più abbondante e meglio caratterizzata, in un genoma tipico di lievito ci sono circa 30 copie di questo elemento Ty1 integrate in punti diversi del genoma anche se non tutte sono attive per la retrotrasposizione. L'elemento viene prima trascritto in rna