Virus, batteriofagi e trasferimento genetico nei batteri, Appunti di Biologia

Scarica Virus, batteriofagi e trasferimento genetico nei batteri e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! I VIRUS I virus sono parassiti endocellulari, ovvero che dipendono dal metabolismo della cellula ospite per potersi riprodurre e non sopravvivono se non infettano la cellula. Sono formati da un capside di natura proteica, avvolto da un involucro esterno che lo rende altamente specifico attraverso delle proteine spike. All’interno troviamo il genoma che può essere a DNA o RNA. Un’altra caratteristica consiste nelle dimensioni, tra i 50 e i 100 nanometri, circa 50 volte più piccoli di una cellula batterica. COME È FORMATO UN BATTERIOFAGO -I batteriofagi, comunemente chiamati fagi, sono virus che infettano le cellule batteriche; essi promuovono il trasferimento orizzontale di geni nei batteri Il batteriofago è formato da una testa, il capside virale, all’interno è contenuto il materiale genetico costituito da un doppio filamento di DNA, poi abbiamo una sorta di materiale proteico di natura contrattile e infine le fibre, vale a dire la coda, che stabilizza il contatto e ancorano il virus sulla cellula batterica. IL CICLO VITALE DEI VIRUS -Il ciclo vitale dei virus inizia con l’adesione, dove la particella virale si attacca alla membrana esterna della cellula ospite, poi segue la penetrazione dove la parte contrattile inietta nella cellula ospite il suo DNA, comincia poi l’espressione dei geni virali e la replicazione del genoma, che porta all’accumulo di queste molecole e delle proteine necessarie. In seguito, si ha l’assemblaggio dei capsidi nella cellula e infine il rilascio delle nuove particelle virali all’esterno della cellula. -Tutte queste fasi richiedono l’espressione coordinata nel tempo e nello spazio dei geni virali. Ecco perché la diffusione dei virus è molto rapida e durante il covid, la soluzione è stata quella di isolarci. CICLO LISOGENO 1 Il batteriografo si lega a una cellula batterica, con l’ancoraggio delle fibre 2 Abbiamo la penetrazione del DNA nella cellula ospite, in questa fase coesistono sia il proprio DNA sia quello che il virus ha iniettato 3 Il DNA fagico si integra nel cromosoma batterico, trasformandosi in profago non infettivo 4 il cromosoma con il profago integrato si duplica. Ciò può continuare per molte divisioni cellulari. 5 Il profago in rari casi può separarsi dal cromosoma ospite e la cellula entra nel ciclo litico CICLO LITICO 1 Il batteriografo si lega a una cellula batterica, con l’ancoraggio delle fibre 2 Abbiamo la penetrazione del DNA nella cellula ospite, in questa fase coesistono sia il proprio DNA sia quello che il virus ha iniettato 3 Il DNA dell’ospite viene digerito e integrato. Da qui inizia il ciclo infettivo. I batteri si dividono per scissione binaria, dunque avviene molto velocemente 4 Si forma un nuovo DNA fagico a spese dei nucleotidi provenienti della digestione del DNA della cellula ospite 5 La cellula ospite trascrive il DNA del fago e traduce l’RNA virale, producendo proteine fagiche 6 L’assemblaggio di nuovi fagi è completo, e possono andare ad infettare altre cellule. I BATTERI E IL TRASFERIMENTO DEI GENI I batteri sono organismi unicellulari che hanno un DNA circolare sottoforma di un unico cromosoma, essi non subiscono mitosi e meiosi ma soltanto scissione binaria e la velocità di replicazione è molto elevata. 1-LA TRASDUZIONE BATTERICA La trasduzione si verifica quando il materiale genetico viene trasferito mediante un batteriofago da un batterio a un altro. -I batteri sono infettati da un fago, il cromosoma batterico viene frammentato e alcuni geni batterici vengono incorporati in alcuni fagi. La cellulare rilascia fagi trasducenti. Se il fago trasferisce geni batterici a un altro batterio, può verificarsi la ricombinazione e il risultato finale è una cellula batterica che ha integrato il frammento trasdotto del fago 2-TRASFORMAZIONE BATTERICA Innanzitutto, i plasmidi sono dei frammenti di molecole extra cromosomiche che contengono alcune informazioni genetiche accessorie, quindi come fa un plasmide a far mutare un batterio? I plasmidi hanno una loro origine di replicazione grazie alla quale possono duplicarsi in maniera molto veloce all’interno della cellula batterica. La replicazione di un plasmide ha inizio nell’origine di replicazione, nel sito ori. Quando i due filamenti vanno a separarsi lasciano spazio al DNA del plasmide per potersi sintetizzare e quindi la replicazione procede in entrambe le direzioni. Questa replicazione fa si che ad un certo punto i plasmidi si debbano separare, ma essi sono formati dal cromosoma originario del batterio e dal cromosoma mutato, quindi sono ibridi e avviene questa trasformazione batterica. 3-LA CONIUGAZIONE BATTERICA La coniugazione richiede l’unione fisica tra due cellule batteriche, attraverso un canale filamentoso proteico, detto pilo sessuale, che mette in comunicazione il citoplasma delle cellule. Come nella riproduzione sessuale si ha l’unione di un individuo maschio e di una femmina, anche nella coniugazione si ha l’unione di un batterio donatore o F+ e uno ricevente F-. Dunque, un batterio F+ trasmette il suo plasmidio ad un batterio F- tramite il pilo sessuale e una volta che F- ha acquisito il plasmide diventa F+. Caratteristiche dei coronavirus I coronavirus, che tutti noi abbiamo incontrato più volte nel corso della vita, includono i comuni virus del raffreddore e quelli che provocano la sindrome respiratoria acuta grave. In generale, i coronavirus sono tra i virus umani più grandi; hanno una forma sferica. Il virus contiene un singolo filamento di RNA a polarità positiva. I componenti principali del virus sono: • la glicoproteina S che ha la funzione di legare specifici recettori sulle membrane delle cellule bersaglio. • l'emagglutinina esterasi HE è una proteina che svolge un'azione importante nella fase di rilascio del virus all'interno della cellula ospite; • la proteina di membrana M stabilizza la membrana (envelope) che avvolge il capside del virus; • la proteina N stabilizza il filamento di RNA all'interno del virus; • la proteina E aiuta il virus ad attaccarsi alla membrana della cellula ospite. Meccanismo d'azione del coronavirus SARS-CoV-2 Il processo di replicazione del SARS-CoV-2 nella cellula da infettare comincia con il legame della glicoproteina di membrana del virus al recettore ACE2 nella cellula dell'ospite, a cui segue la fusione delle membrane del virus e della cellula infettata. Dopo la fusione, la proteina legata al recettore viene "attivata", causando delle modifiche strutturali che consentono al virus di entrare nella cellula. Una volta entrato nella cellula, il virus rilascia il suo genoma. A questo stadio due processi procedono in parallelo: la produzione in massa delle proteine virali e la replicazione del genoma del virus Ipotesi sull'origine del SARS-CoV-2 Il primo caso documentato di Covid-19, come abbiamo detto, risale a dicembre 2019, a Wuhan, in Cina. L'origine esatta di questo virus e il suo percorso per arrivare all'uomo è difficile da chiarire in maniera definitiva. L'ipotesi scientifica prevalente è che il virus, endemico nei pipistrelli, sia passato all'uomo attraverso un singolo evento di "spillover", seguito poi da trasferimenti uomo-uomo. Sono stati avviati molteplici studi in diversi campi per risalire all'origine del virus SARS-CoV-2: • studi genetici, di comparazione con il genoma di altri virus conosciuti, umani e non, che hanno evidenziato un elevato grado di somiglianza con il genoma di un coronavirus dei pipistrelli; • studi epidemiologici, alla ricerca dei fattori in comune fra i primi pazienti di Wuhan, che, quasi senza eccezione, sono risultati essere venditori, lavoratori o acquirenti abituali del "mercato umido" di quella città, dove si vendono prodotti deperibili (animali anche vivi - pesce, selvaggina -, verdure ecc.). L'analisi del codice genetico virale mostra chiaramente che non si tratta di un virus "costruito in laboratorio": per realizzarlo, infatti, si sarebbe dovuti partire dalle strutture di virus già noti, usate come impalcature, su cui implementare qualcosa di nuovo. Paramento Ro e Rt In epidemiologia l'andamento di un'epidemia è descritto mediante due parametri, di cui molti avranno sentito parlare: R0 e Rt. Il parametro RO RO indica la trasmissibilità dell'epidemia nella fase iniziale, quando non sia ancora intervenuta alcuna misura di contenimento e contrasto, e rappresenta il numero medio di infezioni secondarie causate da