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Batteri e virus: caratteristiche e classificazione, Appunti di Scienze della Terra

Le caratteristiche dei batteri e dei virus, la loro classificazione in base alla forma e alla capacità di colorarsi, il genoma dei batteri e la ricombinazione genetica. Vengono inoltre descritte le fasi della replicazione dei virus. Il testo è utile per chi vuole approfondire la biologia dei batteri e dei virus.

Tipologia: Appunti

2022/2023

In vendita dal 12/10/2023

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alice-repossi 🇮🇹

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BATTERI
I batteri sono degli organismi procarioti che si classificano in base alle loro
caratteristiche morfologiche (aspetto):
-COCCHI: batteri di forma rotondeggiante che si possono o associare in
coppie (DIPLOcocchi) o a catenelle (STREPTOcocchi) o si raggruppano a
formare dei “grappoli” (STRAFILOcocchi)
-SPIRILLI: batteri a forma di spirale
-VIBRIONI: forma a virgola (vibrio cholerae: batterio responsabile del
colera)
-BACILLI: batteri a forma di bastoncino. Nei bacilli rientrano batteri per lo
più inoffensivi per l’uomo (escherichia coli) ma ve ne sono anche alcuni
che invece sono molto pericolosi (Clostridium tetani: batterio
responsabile del tetano)
Un altro criterio per classificare i batteri è in base alla capacità della parete di
alcuni batteri di colorarsi in maniera specifica
- Gram positivi: se la parete si colora
- Gram negativi: se la parete non si colora
I batteri sono degli organismi molto semplici e quindi anche il genoma/DNA è
molto semplice, formato da:
1) 1 cromosoma (molecola di DNA circolare a doppio filamento)
2) Plasmidi (molecole di DNA circolari a doppio filamento che rispetto al
cromosoma hanno meno geni e possono auto-duplicarsi o alla stessa
velocità (la cellula figli avrà un cromosoma e solo una copia del plasmide)
o più velocemente (la cellula figlia avrà un cromosoma più tante copie
del plasmide) del cromosoma.
Vi sono diversi tipi di plasmidi: il plasmide R (responsabile della
resistenza agli antibiotici) e il plasmide F (responsabili dello scambio del
materiale genetico tra due batteri)
Quando si ha uno scambio di materiale genetico si verifica la
RICOMBINAZIONE GENETICA OMOLOGA: è lo scambio tra tratti omologhi di
DNA che appartengono a due organismi diversi, perché sequenze omologhe
sono comunque simili dal punto di vista nucleotidico e quindi anche se
appartengono a due specie differenti possono comunque appaiare tra di loro.
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BATTERI

I batteri sono degli organismi procarioti che si classificano in base alle loro caratteristiche morfologiche (aspetto):

  • COCCHI : batteri di forma rotondeggiante che si possono o associare in coppie (DIPLOcocchi) o a catenelle (STREPTOcocchi) o si raggruppano a formare dei “grappoli” (STRAFILOcocchi)
  • SPIRILLI : batteri a forma di spirale
  • VIBRIONI : forma a virgola ( vibrio cholerae : batterio responsabile del colera)
  • BACILLI : batteri a forma di bastoncino. Nei bacilli rientrano batteri per lo più inoffensivi per l’uomo ( escherichia coli ) ma ve ne sono anche alcuni che invece sono molto pericolosi ( Clostridium tetani : batterio responsabile del tetano) Un altro criterio per classificare i batteri è in base alla capacità della parete di alcuni batteri di colorarsi in maniera specifica
  • Gram positivi: se la parete si colora
  • Gram negativi: se la parete non si colora I batteri sono degli organismi molto semplici e quindi anche il genoma/DNA è molto semplice, formato da:
  1. 1 cromosoma (molecola di DNA circolare a doppio filamento)
  2. Plasmidi (molecole di DNA circolari a doppio filamento che rispetto al cromosoma hanno meno geni e possono auto-duplicarsi o alla stessa velocità (la cellula figli avrà un cromosoma e solo una copia del plasmide) o più velocemente (la cellula figlia avrà un cromosoma più tante copie del plasmide) del cromosoma. Vi sono diversi tipi di plasmidi: il plasmide R (responsabile della resistenza agli antibiotici) e il plasmide F (responsabili dello scambio del materiale genetico tra due batteri) Quando si ha uno scambio di materiale genetico si verifica la RICOMBINAZIONE GENETICA OMOLOGA : è lo scambio tra tratti omologhi di DNA che appartengono a due organismi diversi, perché sequenze omologhe sono comunque simili dal punto di vista nucleotidico e quindi anche se appartengono a due specie differenti possono comunque appaiare tra di loro.

Essa è possibile perché entra in azione un sistema enzimatico detto RecBCD che effettua un taglio su una delle due molecole di DNA, creando così una coda a singolo filamento che viene rivestito dalla proteina RecA (proteina che guida la ricombinazione genetica)  questa coda a singolo filamento troverà nell’altra molecola di DNA la sequenza corrispondente/omologa alla quale si appaierà dopo aver spiazzato il filamento residente di DNA che poi a sua vola si appaierà al tratto corrispondente nella prima molecola di DNA. Ora intervengono degli enzimi ( nucleasi e ligasi ) che taglieranno e separeranno le due molecole di DNA.  si ottengono delle molecole di DNA ibride perché ognuna contiene anche i geni di un’altra molecola. La ricombinazione genetica si può verificare quando avvengono 3 meccanismi che comportano uno scambio genetico tra cellule diverse:

  • CONIUGAZIONE (meccanismo che permette la variabilità genetica) : i primi plasmidi ad essere stati studiati furono i plasmidi F. Esso porta l’informazione genetica che rende la cellula capace di formare i pili coniugativi (struttura proteica filamentosa). Però non è essenziale il plasmide F e quindi alcune cellule possono averso (cellule F+) e altre non averlo (cellule F-). Quando una cellula F+ si trova vicino ad una cellula F -: il pilo della cellula F+ prende contatto con la cellula F- e attraverso l’accorciamento del pilo le due cellule si avvicinano  dove c’era il pilo si forma un ponte citoplasmatico a causa della fusione delle pareti delle cellule batteriche. Attraverso il ponte citoplasmatico si ha lo scambio di materiale genetico. Il filamento esterno del plasmide della cellula F+ viene tagliato e quindi si ha un filamento a singolo filamento. Questo passa nella cellula F- attraverso il ponte citoplasmatico e a mano a mano si sintetizza il filamento complementare grazie ai nucleotidi presenti nella cellula. La cellula donatrice F+ nel frattempo produrrà il filamento complementare a quello che sta andando nell’altra cellula attraverso il meccanismo di REPLICAZIONE A CERCHIO ROTANTE (perché gira in senso antiorario e nel frattempo viene sintetizzato il filamento complementare). Dopo di che la via di comunicazione viene interrotta e ciò che si ottiene è una cellula F+ con il suo plasmide e una cellula F- che è diventata una cellula F+ perché ha ereditato il plasmide. Vi sono anche delle cellule HFR (cellule in cui il plasmide è integrato all’interno del cromosoma batterico). Anche in questo caso può avvenire un atto di coniugazione tra una cellula HFR e una cellula F- : la cellula HFR aggancia il pilo alla cellula F- e si forma il ponte citoplasmatico. Viene effettuato un taglio all’interno della

VIRUS

I virus sono degli elementi genetici, ovvero particelle che hanno dimensioni di 80nm che sono incapaci di moltiplicarsi in maniera autonoma. Essi hanno bisogno di attaccare una cellula ospite per duplicare il proprio materiale genetico e moltiplicarsi  Essi sono detti PARASSITI INTRACELLULARE/ENDOCELLULARI OBBLIGATI

  • Parassita: attaccando una cellula ospite la danneggia perché sfrutta l’apparato biosintetico e metabolico della cellula ospite per replicare il proprio materiale genetico e moltiplicarsi, smettendo così di funzionare
  • Intracellulare: perché deve entrare all’interno della cellula
  • Obbligato: non ha alternativa Possiamo distinguere nel virus, allora:  Stato EXTRAcellulare: quando il virus è nell’ambiente e in questo caso si parla di VIRIONE (costituito dall’acido nucleico avvolto da un involucro proteico). Esso è metabolicamente inerte e l’unica funzione che ha è quello di cercare delle cellule da attaccare, deve spostarsi da una cellula ospite all’altra  Stato INTRAcellulare: una volta che il virione ha infettato una cellula ospite si parla di VIRUS. Questo inietta all’interno della cellula il suo materiale genetico che si replicherà e poi si formeranno altri virioni che andranno ad infettare altre cellule Il virus o il virione è formato:
  1. Materiale genetico o a DNA o a RNA
  2. Capside peptidico: un involucro proteico in cui è contenuto l’acido nucleico
  3. (alcuni) Pericapside: involucro lipoproteico + glicoproteine: “antenne” con cui il virus riconosce la cellula bersaglio specifica da attaccare

Si possono classificare i virus in base alla forma

  • Forma elicoidale (virus del mosaico del tabacco)
  • Forma a poliedro a placche triangolari o al materiale genetico:
  • A DNA a singolo ssDNA (epatite) o a doppio filamento dsDNA (papilloma virus)
  • A RNA a singolo ssRNA (rinovirus) o a doppio dsRNA filamento
  • Retrovirus: virus a RNA a singolo filamento che quando devono produrre delle proteine virali l’RNA attraverso la trascrittasi inversa viene convertito in DNA che poi verrà trascritto in mRNA e da li verranno prodotte le proteine (HIV) Fasi della replicazione dei virus:
  1. Attacco o assorbimento: il virus tramite le sue specifiche glicoproteine riconosce la cellula ospite tramite un legame specifico tra il capside e i recettori di membrana della cellula
  2. Penetrazione del virione o del suo acido nucleico: o entra solo l’acido nucleico e il capside rimane fuori dalla cellula ospite oppure entra tutto il virus nella cellula ma poi il capside/pericapside vengono comunque eliminati e rimane solo il genoma virale
  3. Sintesi: il materiale genetico viene replicato e poi viene tradotto in proteine perché si devono formare le proteine virali
  4. Assemblaggio: le proteine virali si associano a formare il capside all’interno del quale viene captato una molecola di DNA o RNA virale (si formano tanti virioni)
  5. Rilascio: per lisi della cellula ospite i virioni vengono rilasciati nell’ambiente per cercare nuove cellule da infettare I batteriofagi o fagi sono dei virus che infettano i batteri. Alcuni di essi sono detti temperati perché possono seguire 2 tipi di ciclo riproduttivo: