SINTESI: LA CELLULA PROCARIOTICA E I VIRUS, Dispense di Biologia Animale

Scarica SINTESI: LA CELLULA PROCARIOTICA E I VIRUS e più Dispense in PDF di Biologia Animale solo su Docsity! Praberyotie cel LA CELLULA PROCARIOTICA- 17.12.2020 Caratteristiche strutturali e funzionali della cellula procariotica -. Priva di nucleo - Elemento identificativo: forma = criterio identificativo: 1. Sferica, COCCHI; organismi singoli o in Diplococchi Streptococchi (lunghe catene) Stafilococchi, come grappoli 2. Forma bastoncellare: BACILLI 3. Forma elicoidale SPIRILLI SPIROCHETA VIBRONE - Struttura a. Priva di organelli circondati da membrana (no nucleo, mitocondri, cloroplasti, RE, golgi, lisosomi...) b. È presente il DNA localizzato in area nucleare o nucleoide RIBOSOMI: 70 s, più piccoli degli eucariotici(80s), Sono cellule del tutto autonome: hanno apparato coinvolto in replicazione DNA, trascrizione, traduzione (espressione genica) e regolazione genica: GRANULI DI RISERVA: contenenti glicogeno, lipidi, composti fosforilati, f. Enzimi per attività metaboliche, Per i batteri che esplicano una respirazione cellulare, per gli enzimi implicati, che hanno la necessità di essere presenti in strutture membranose, si creano delle introflessioni della membrana plasmatica: MESOSOMI, che vanno a sostituire strutture membranose coinvolte in determinati processi metabolici. 4. Presenta una membrana plasmatica che va a circoscrivere la cellula, 5. In alcune anche parete ed eventualmente la capsula 6. La forma è determinata dalla struttura: PARETE CELLULARE, strato rigido formato da PEPTIDOGLICANO (mentre in eucariotiche da citoscheletro formato da microtubuli, microfilamenti e filamenti intermedi), Su questo criterio i batteri si differenziano in (altro criterio identificativo): a. Gram positivi b. Gram negativi ao membrana incisioni di nucienze tici mola Sciziai Î ago vacuoli gassosi mescsoma | Giopiasma corpi lamellari La colorazione di Gram è stata messa a punto da HANS CHRISTIAN GRAM (1884), PERMETTE DI DISTINGUERE I BATTERI IN BASE ALLA QUANTITÀ DI PEPTIDOGLICANO CONTENUTO NELLA LORO PARETE CELLULARE, essa prevede l’impiego di un tipo di colorante (CRISTAL VIOLETTO) che prevede 4 tappe: fissazione 2 poletto N Fissato su vetrino, trattato con il cristal violetto Lavaggio con soluzione di iodio, si decolora il vetrino con acetone, Secondo colorante di contrasto, safranina, fatto agire con pochi secondi, lavaggio con acqua e fatto essiccare all'aria Soluzione di Lugol formando È complerto odio riti Viste AEON decoiocae per circa 10 secandi con SR Sicav elico/acetone 1.1 one di somtraste con x per 50 secondì PIPPI SI RIPRODUZIONE BATTERICA ASESSUALE: - Modalità principale: SCISSIONE BINARIA, una cellula duplica inizialmente il proprio materiale genetico e dalla cellula madre risultano due cellule identiche alla cellula madre. Questo tipo di trasferimento genetico: TRASFERIMENTO < i VERTICALE. O Manca i fuso mitotico ma si forma un apparato MITOTICO $ PRIMORDIALE nel quale risulta centrale la funzione della membrana dCBEDb citoplasmatica = fuso mitotico primitivo rappresentato da SETTO $% Sepnazine TRASVERSALE o mesosomi settali, rappresentato da una invaginazione db db della membrana plasmatica e in seguito della membrana plasmatica che forma l'apparato mitotico primordiale. O inseguito alla replicazione del DNA, avviene la separazione citoplasmatica grazie ai mesosomi settali; questo porta pian piano alla formazione di due cellule figlie. (setto trasversale per accrescimento della membrana e parete cellulare). - GEMMAZIONE - FRAMMENTAZIONE (ACTINOMICETI) In questo processo di replicazione si possono avviare anche delle mutazioni spontanee che possono anche essere indotte da radiazioni naturali di errori e per questo essi rappresentano la principale fonte di variabilità genetica dei procarioti. Proprio perché sono aploidi (1 solo allele per ciascun gene) le mutazioni avvengono nella stessa cellula, sulla quale la selezione naturale agisce in modo diretto: spiega perché vengono usate come modelli sperimentali. Gli alti tassi di mutazione associati alla loro elevata velocità riproduttiva, sono dei fattori che rendono le cellule particolarmente adatte ai cambiamenti ambientali. (eucarioti, ricombinazione genica, associati al modello riproduttivo della meiosi: crossing over in profase 1 dove avviene scambio di DNA tra cromatidi non fratelli di cromosomi omologhi, casuale orientamento dei cromosomi omologhi nella piastra equatoriale in metafase 1) Anche se la riproduzione sessuata (FUSIONE DI GAMETI), non avviene nei batteri, la ricombinazione genica, rispetto ai processi di riproduzione sono separati e distinti, anche nei batteri i geni possono essere trasferiti attraverso dei meccanismi distinti, quindi vi è variabilità genetica poiché il DNA che viene introdotto può effettuare ricombinazione con DNA della cellula ospitante il nuovo DNA, si possono verificare degli eventi di ricombinazione genica e generare una variabilità genetica, gli eventi di ricombinazione possono avvenire tramite 3 distinti meccanismi che permettono il trasferimento di materiale genetico tra due cellule batteriche e successivamente avviene una ricombinazione genica. Essi implicano un TRASFERIMENTO ORIZZONTALE DEI GENI che normalmente avviene tra organismi di una stessa specie: - CONIUGAZIONE (PILI) Le cellule batteriche entrano in contatto l'una con l’altra inizialmente connettendosi attraverso il PILO SESSUALE, una struttura tubulare che crea un ponte citoplasmatico che mette in comunicazione due cellule, durante la coniugazione, una copia di parte del DNA di una cellula donatrice, si trasferisce nella cellula ricevente attraverso il ponte citoplasmatico, una volta che il DNA è entrato, si appaia con la regione omologa del DNA della cellula ricevente: può aver luogo la ricombinazione genetica. Attraverso è questo trasferimento UNIDIREZIONALE di DNA, la coniugazione batterica realizza una forma di riproduzione “sessuale”, tipica dei procarioti. La capacità di effettuare il processo di coniugazione, dipende dalla presenza nella cellula donatrice di una sequenza di DNA, che può essere presente in un plasmide o in un DNA cromosomico, che prende il nome di FATTORE F, fattore di fertilità. Le cellule donatrici nella coniugazione vengono chiamate F+, proprio perché lo contengono. Il fattore f è caratterizzato dalla presenza di una ventina di 5 cca È Te x x @ un batterio muore e rilascia geni, alcuni dei quali vanno a codificare per proteine che 2 È il proprio DNA. andranno a costituire il pilo sessuale. ta TRASFORMAZIONE: è un meccanismo in cui i batteri vanno SÙ, a ad assumere delle sequenze di DN, rilasciate da altre cellule a batteriche che hanno subito un processo di LISI. II DNA À viene rilasciato e poi riassunto grazie a delle interazioni tra @ Frammenti ci DINA esogeno si frammenti di DNA esogeno con proteine sulla superficie di I ein un batterio vivo, il DNA entra e può essere utilizzato negli eventi di ricombinazione genica con porzioni di DNA della cellula ricevente; Il DNA potrà essere assunto anche sperimentalmente grazie alla creazione di PORI o mediante tecniche di elettroporazione. TRASDUZIONE: i geni batterici sono trasferiti da una cellula all'altra da BATTERIOFAGI, virus che hanno ruolo È pia . ci . Fase 5. di vettori, infettano cellule batteriche. 4 Di ii Un feo Infeta uno. In seguito ad eventi ambientali o CoD Invenio nel DNA delta en 4 È geni batterici introdotti mutazioni, il batterio ca incontro a ciclo 4 ‘nella nuova cellula ospite DIA fagico con @ Il DNA entra nella cellula e una parte di esso è incorporata nel DNA della cellula ospite per Vengono integrati nei litico e il DNA viene degradato. Durante *"! tt, ue —_ — x È ; n sr DNA — CD degradato DNA batterico e vengono la fase i nuovi fagi che si costituiscono batterico Serie replicati con esso, ioni : O Li BRX Bano porteranno porzioni del DNA batterico, 7 potranno andare ad infettare un nuovo ba) — tacelua tutica sii ; ; pani . < libra fag, capaci di batterio. Trasformazione ciclo lisogenico i in lisolitico. ENERGIA E NUTRIMENTO | batteri possono essere suddivisi anche sulla base delle caratteristiche metaboliche. Tutti gli organismi assumono carbonio e energia in forme diverse, i procarioti hanno la più elevata diversità nei modi che possiedono per assicurarsi questo tipo di risorse: AUTOTROFI: ottengono carbonio da MOLECOLA INORGANICA come biossido di carbonio ETEROTROFI, ottengono carbonio da molte MOLECOLE ORGANICHE degli organsmi ospiti, a umali in decomposizione, prodotti organisci dei composti di rifiuto. In base quindi alla FONTE DI ENERGIA utilizzata: CHEMIOTROFI: ottengono energia da OSSIDAZIONE di sostanze organiche o inorganiche FOTOTROFI, ottenfono energia dalla LUCE. Andando a combinare la MODALITÀ DI NUTRIMENTO FONTE DI ENERGIA. FONTE DI CARBONIO ESEMPI DI ORGANISMI fonte di carbonio con la AUTOTRere Fotoautotrofo Luce solare co; Ciamobatteri: batteri purpurei sulfurei fonte di energia che Chemicautotrofo Composti inorganici _—1CO, Alcuni proteobatteri; la maggior parte degli archeobatteri di (ad es., NH, H;S, Fe*) (ad es. metanogeni, alfili estremi) utilizzano: ETEROTROFO Fotoeterotrofo Luce solare Composti organic Batteri non sulfurei, purpurei e verdì Chemioeterotrofo Composti organici Composti organici \positori che vivono liberi; la maggior parte dei batteri CHEMIOAUTOTROFI: ottengono energia da ossidazione di composti inorganici: nitriti, nitrati, idrogeno, zolfo, ammoniaca mediante C02, utilizzano elettroni che rimuovono dall’ossidazione, per produrre MOLECOLE ORGANICHE riducendo C02 o fornendo energia per sintesi ATP. Sono ampiamente diffusi tra procarioti, comprendono molti batteri e ARCHEOBATTERI. CHEMIOETEROTROFI: comprendono molti batteri responsabili delle patologie dell’uomo, animali e piante e molti responsabili di processi di decomposizione. FOTOAUTOTROFI: organismi fotosintetici, comprendono cianobatteri che utilizzano ancqua come fonte di elettroni epr ridurre la CO2. FOTOETEROTROFI: limitati a due gruppi di batteri: - Non sulfurei verdi, incapaci di ossidare lo zolfo o altre sostanze inorganiche come ultima fonte di elettroni per i processi di riduzione, utilizzano una varietà di substrati tra cui alcoli e acidi organici, -_Purpurei. ACCETTORE DI ELETTRONI: | procarioti si differenziano in base all'utilizzo o meno dell’ossigeno nel loro metabolismo - Aerobi, appresenta l’accettore finale degli elettroni per questo processo, - Anaerobi obbligati (avvelenati dalla presenza dell'ossigeno) sopravvivono per mezzo della fermentazione, le molecole organiche rappresentano gli accettori finali degli elettroni; sia per mezzo di una forma di respirazione in cui le molecole inorganiche come gli ioni nitrato o solfato, sono accettori finali di elettroni; - Anaerobi facoltativi, usano l'ossigeno quando è presente, in assenza di ossigeno vivono grazie a processi di fermentazione. Aerobi Ossigeno Anaerobi obbligati ——* Altro accettore inorganico (NO,)(Fe?*)(50,") Anaerobi facoltativi ——— disponibilità di ossigeno VIRIONE: particella virale metabolicamente inerte. È la struttura attraverso la quale il genoma virale è trasportato dalla cellula che lo ha prodotto ad altra dove l'acido nucleico verrà nuovamente introdotto dando inizio allo strato intracellulare, VIRUS: forma, stadio del ciclo intracellulare, ove avviene replicazione, prima di nuove copie del genoma e poi delle componenti di rivestimento, Il virus riprogramma le funzioni metaboliche e biosintetiche dell'ospite, finalizzandone alla sua moltiplicazione. - GENOMA DEL VIRUS: costituito da RNA o DNA: sa DNA PITNELOTA >DNA-RNA, RETROVIRUS A VIRUS VIRUS ss: single strands = singolo filamento Ds: double strands = doppio filamento NB: scoperta dî virus ibridi (RNA-DNA)-2012 CORONA VIRUS: particella virale a RNA singolo filamento POSITIVO: poiché nell’ambito di RNA a singolo filamento positivo possono esserci virus a RNA singolo filamento con POLARITÀ POSITIVA e con POLARITÀ NEGATIVA. A polarità positiva vuol dire che |’PRNA viene utilizzato direttamente come molecola di RNA messaggero; a polarità negativa, filamento di RNA meno viene trascritto fino a creare un RNA messaggero. CAPSIDE: capsomeri: subunità proteiche, la forma di un virus è determinata dall’organizzazione delle subunità proteiche: 1. ELICOIDALE (mosaico del tabacco (RNA)), 2. POLIEDRICA (adenovirus, causano influenza), 3. COMPLESSA (combinazione di entrambe le forme) - batteriofagi- testa poliedrica con acido nucleico, cosa e fibre nella coda che consentono di agganciarsi alla cellula ospite. INVOLUCRO ESTERNO: di pa: e 5 } goa cei «ta _ 7° Gioni og covo Cola copie Membranoso - Fuori dal capside Vit privo i vuo esterno x - Assunto dalla particella nel momento in cui viene eta pasmetica la oa opto rilasciata dalla cellula ospite, tb) Vins con involucro esterno Sulle membrane sono localizzate delle proteine, sintetizzate dal genoma virale, le particelle proteiche =SPINE, serviranno per interazione virus con recettori sulla membrana della cellula ospite. CORONA VIRUS: la presenza delle glicoproteine= PROTEINA SPIKE sulla membrana del virus hanno fatto in modo che esso si chiamasse così, in base alla forma. Determina la specificità del virus soprattutto per le cellule epiteliali del tratto respiratorio, il virus è in grado di legare il recettore ACE2, enzimi che convertono l'angiotensina 2, esso è espresso per esempio sulle cellule dei capillari dei polmoni. REPLICAZIONE Si riproducono solo all’interno di cellule ospiti, Infettano le cellule batteriche, animali o vegetali, in modo simile, FASI: O Il virus si attacca alla superficie della cellula, O L'acido nucleico virale deve entrare nella cellula ospite per effettuare la sintesi dei componenti virali, O componenti vengono assemblati e i virus sono rilasciati dalla cellula, I due tipi di riproduzione sono il CICLO LITICO e il CICLO LISOGENICO. CICLO LITICO- ciclo riproduttivo litico, distrugge la cellula ospite 1 AGGANCIO o ADESIONE: Il virus (batteriofago) aderisce ai recettori della cellula ospite grazie alle sue fibre, PENETRAZIONE: il virus penetra attraverso la membrana plasmatica della cellula ospite ed entra nel citoplasma, (alcuni fagi iniettano solo il loro acido nucleico nel citoplasma della cellula ospite, mentre il capside resta all’esterno) REPLICAZIONE E SINTESI: il genoma virale contiene tutte le informazioni necessarie per produrre nuovi virus. Una volta all’interno, il virus degrada l'acido nucleico dell'ospite (poiché il virus produce degli enzimi litici che porteranno alla lisi della cellula ospite) e grazie agli apparati replicativi della cellula ospite, il virus replica il suo DNA, sintetizza particelle virali. ASSEMBLAGGIO: i componenti virali neosintetizzati vengono assemblati per formare nuovi virus; RILASCIO: Vengono rilasciate nuove particelle virali che potranno andare ad agire su altre cellule batteriche. Il tempo richiesto per la replicazione virale varia da meno di 20 minuti a più di un'ora. do et © Aggancio. l fago aderisce alla superficie cellulare del batterio // Froseina fagica d s® SdO7 Le componenti ; (a) La sequenza deali eventi in un'infezione litica. CICLO LISOGENICO - i virus temperati non sempre distruggono la cellula ospite - Alternanotra un ciclo litico e un ciclo lisogenico - Il genoma virale entra nell’ospite, si integra nel genoma della cellula ospite e prende il nome di PROFAGO: replicazione insieme con DNA batterico. | geni che codificano le proteine strutturali virali possono essere repressi, - Condizioni ambientali, raggi X, o mutazioni possono determinare la trasformazione (lisogenico-litico) per cui si ha l’espressione delle particelle virali e verranno prodotte nuove particelle virali, - La condizione che si viene a verificare nella cellula batterica che presenta nel proprio genoma un DNA virale integrato, porta a una condizione di conversione lisogenica: nuove proprietà della cellula ospite di un profago (Clostridium botulinum: i batteri presentano un profago che porterà la produzione di TOSSINE, importante per intossicazione alimentare). virus TEMPERATI integrano il loro DNA nel DNA dell’ospite @Aggancio. Il fago aderisce alla superficie del batterio, © Penetrazione. IT DNA del fago entra nella cellula batterica. Profago / © Integrazione. Il DINA fagico si integra nel DNA batterico. © Replicazione. “Il profago integrato si replica quando il DNA batterico plicato Queste cellule possono esibire nuove proprietà. viene Si possono verificare 4 situazioni fondamentali per le cellule animali: la POSSIBILITÀ DI AZIONE DEI VIRUS Tumor ANIMALI, diversamente dai batteri le cellule animali Inserimento mu nel DNA ——_ division se — 09 Gres BI Transsormalion to tumor celle possono contenere le particelle virali. into tumor cel Vira Attachment — PenetratotT vw anche ad una moltiplicazione virale, attivazione della replicazione virale che potrà portare 1. il virus penetra, si moltiplica, si può verificare un inserimento del DNA virale nel genoma della cellula ospite, che può portare alla trasformazione neoplastica della cellula, 2. la penetrazione del virus, potrebbe portare e—__& Porsistent infoction 1 ye i infection Bplicaton ©——Deathofceli and releese 5f virus Slow release O LISI della cellula animale e rilascio cellule virali, otviue win ® @ O INFEZIONE PERSISTENTE, si avrà un rilascio lento di cellule virali senza che ci sia la morte @- (E a della cellula animale, alia © VIRUS PRESENTE IN UNA FORMA LATENTE, arm 0 ol fateremerges in Mic infection senza causare danni alla cellula ospite, che in determinate situazione può portare ad una conversione e ad una li: