La genetica batterica, Appunti di Biologia

Scarica La genetica batterica e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! LA GENETICA BATTERICA I batteri contengono in generale un solo cromosoma che ha di solito forma circolare; questo cromosoma si trova in una zona della cellula chiamata nucleotide e non è avvolto da alcuna membrana. A differenza di quanto avviene nel DNA eucariote, la duplicazione dei batteri ha un solo punto d’origine, che funziona da sito d’inizio per l’assemblaggio delle varie proteine necessarie alla duplicazione. Oltre al DNA cromosomico, tutti i tipi di batteri contengono altre molecole di DNA chiamate plasmidi. Essendo molto più piccoli del cromosoma, i plasmidi posseggono in genere solo uno o due geni; i plasmidi più grandi, però, ne possono avere anche diverse decine. Come il cromosoma batterico, anche i plasmidi sono circolari e hanno un DNA a doppio filamento; inoltre si possono duplicare autonomamente in quanto posseggono un proprio punto di origine della duplicazione. Alcuni plasmidi si duplicano in sincronia con il cromosoma e ogni cellula figlia riceve una sola copia del plasmide; altri, invece si duplicano più frequentemente del cromosoma col risultato che le cellule possono contenere copie multiple del plasmide. Viceversa se il plasmide si duplica meno frequentemente del cromosoma, le cellule figlie possono non riceverne alcuna copia. Esistono 5 principali categorie di plasmidi: 1. plasmidi degradativi,che consentono ai batteri di metabolizzare determinate sostanze, anche tossiche, come alcuni residui del petrolio o pesticidi; 2. plasmidi Col, che codificano per le colicine, proteine in grado di uccidere altri batteri; 3. plasmidi della virulenza, che trasformano le cellule ospite in patogene; 4. plasmidi F, che consentono ai batteri di scambiare tra loro materiale genetico; 5. plasmidi R, i cui geni conferiscono resistenza ad alcuni agenti antibatterici. PLASMIDI F Il primo plasmide ad essere identificato è stato il plasmide F di E. coli. Esso contiene circa 23 geni, alcuni dei quali controllano la produzione di lunghe strutture proteiche a forma di bastoncino, i pili, che si estendono dalla superficie contenente il plasmide F. Tali cellule sono delle cellule F+, mentre le cellule prive del fattore F, e quindi di pili, sono dette cellule F-. Le cellule F+ possono attaccarsi alle cellule F- per mezzo di un pilo; dopo il contatto il pilo si accorcia, avvicinando le due cellule, e si forma tra esse un ponte citoplasmatico attraverso il quale viene trasferita una copia del plasmide F. Questo trasferimento di DNA da una cellula ad un’altra mediante il contatto cellula-cellula è noto come coniugazione. Il trasferimento di un plasmide F mediante coniugazione conferisce alla cellula ricevente la capacità di produrre pili e trasferire a sua volta il plasmide, diventando anch’essa cellula donatrice. I plasmidi F possono integrarsi nel cromosoma di una cellula batterica; in tal caso questa cellula prende il nome di cellula Hfr. Tale evento è di particolare interesse perché il plasmide F integrato può, durante la coniugazione, trasferire una porzione del cromosoma batterico da una cellula a un’altra. Una volta terminato il trasferimento può avvenire una ricombinazione tra il cromosoma della cellula ricevente e quei segmenti del cromosoma della cellula donatrice che sono state trasferiti. PLASMIDI R Nel 1959 un gruppo di scienziati giapponesi scoprì che la resistenza a certi antibiotici e ad altri farmaci antibatterici poteva essere facilmente trasferita da una cellula batterica ad un’altra. In particolari condizioni, il 100% delle cellule batteriche di una popolazione sensibile ai farmaci poteva diventare resistente in meno di un’ora se mescolata a batteri resistenti. In seguito si scoprì che i geni che conferivano la resistenza erano spesso portati da plasmidi, che per questo vennero chiamati plasmidi R. I geni per la resistenza possono passare non solo da una cellula batterica all’altra, ma anche da un plasmide R a un altro; un singolo plasmide può riunire fino a 10 geni per la resistenza, rendendo la cellula ospite resistente anche a 10 antibiotici diversi. Questi geni possono essere trasferiti dai plasmidi al cromosoma batterico, ai virus ed a batteri di altre specie. In questo modo, per esempio, il comune ed innocuo E. coli può ricevere plasmidi R mediante coniugazione e trasferimento a Shigella, un batterio in grado di provocare una forma di dissenteria a volte letale. TRASFORMAZIONE E TRASDUZIONE DEI BATTERI