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schemi su batteri e virus, chimica
Tipologia: Schemi e mappe concettuali
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La cellula batterica è la più piccola cellula esistente ed è misurabile in micron e l'organizzazione interna è poco complessa. La cellula non ha nucleo , ma il DNA è presente ed è composto di un'unica molecola circolare, e si trova nel nucleoide , il quale, però, non è circondato da membrana e quindi è libero nel citoplasma. Si trovano solo alcuni ribosomi. Oltre alla membrana esterna, il batterio ha anche una parete , la quale è più rigida, e ospita i pili e il flagello , i quali rendono possibile la motilità e l'adesione con la cellula da infettare. Classificazione I batteri sono suddivisi in due domini : ● Archaea , adattati agli ambienti più estremi; ● Bacteria , che comprende la maggior parte delle specie di interesse medico e sanitario. Inoltre, si possono classificare anche per la forma : ● cocchi , forma tondeggiante; suddivisi a loro volta in coppie ( diplococchi ; Meningite), in catene ( streptococco ; polmonite) oppure aggregarsi a grappoli ( stafilococchi ). ● bacilli , a forma di bastoncino (escherichia coli). ● a virgola (colera) ● spirilli Si classificano anche in base alla colorazione di Gram , ottenuto attraverso un colorante viola.
- gram+^ , si colorano di viola-blu
I plasmidi Sono classificati in base alla funzione che svolgono: ● plasmidi degradativi , permettono al batterio di metabolizzare sostanze, anche tossiche. Al suo interno avrà le informazioni per sintetizzare una proteina o sostanze generiche; ● plasmidi Col , che codificano le colicine, ovvero proteine che il batterio produce quando vuole uccidere un altro batterio; ● plasmidi della virulenza , il batterio è capace di riconoscere e raggiungere una "cellula bersaglio" chiamata cellula ospite, la quale ospita l'agente infettante, rendendola patogena. ● plasmidi F , permette ai batteri di scambiarsi il DNA. ● plasmidi R, permette al batterio di resistere agli antibiotici. Tale resistenza è possibile perché questi geni codificano per enzimi capaci di distruggere il farmaco o di ridurne gli effetti. Con il passare del tempo, tale resistenza risulta essere maggiore anche perché tali batteri possono trasmettere questa caratteristica ad altri plasmidi, batteri o virus. Ad esempio, E.Coli può ricevere plasmidi R attraverso la coniugazione e trasferirli a Shilella. Riproduzione dei batteri I batteri si riproducono per scissione binaria , quindi la cellula madre si divide in due parti, creando due cloni , in quanto le cellule sono identiche tra loro e a quella d'origine, quindi avranno lo stesso genotipo. Tale meccanismo favorisce la trasmissione immodificata delle caratteristiche ereditarie. Il fatto che avvenga per scissione binaria, fa sì che la replicazione avvenga molto velocemente (es. E.coli si riproduce in circa 20 minuti). Trasferimento genico e ricombinazione Negli eucarioti la ricombinazione avviene tra cromosomi omologhi durante la meiosi (crossing over che sta alla base della variabilità genetica). Nei procarioti i due processi sono separati e distinti (anche se a volte ne avviene solo uno) e i geni possono essere trasferiti da un batterio all'altro o essere spostati in diverse parti del cromosoma. Tale processo viene definito trasferimento genico. Il nuovo DNA che si forma è ricombinato. Esistono vari meccanismi: ● coniugazione. Essa avviene nei batteri che possiedono il Plasmide F, il quale possiede geni che controllano la produzione di filamenti proteici detti pili sessuali , i quali permettono alla cellula batterica di collegarsi ad un' altra e perciò funge da ponte, permettendo lo scambio di materiale genetico tra cellula donatrice e cellula ricevente. Le cellule che possiedono il plasmide sono dette cellule F+ e quelle che non lo possiedono sono dette cellule F-. Attraverso il processo di coniugazione il DNA viene passato e le cellule F- diventano F+. ● trasformazione. Un generico batterio riesce a incorporare porzioni di DNA esterno , libero nell'ambiente extracellulare. Questi residui solitamente si formano per la degradazione di altri batteri (morti). Il batterio che preleva questo DNA, subisce una ricombinazione , dando vita a un nuovo cromosoma batterico. Essa avviene nei batteri che sono dotati di fattori di competenza , ovvero proteine che facilitano la cattura, l'ingresso e l'inserimento del DNA.
I geni si distinguono in: ● geni precoci : dirigono la sintesi di enzimi necessari per la replicazione del materiale genetico virale (RNA polimerasi.) ● geni tardivi : sintesi delle proteine del capside. Il virus contiene solo parte dell’informazione genetica necessaria per la sua moltiplicazione. Infatti, il suo genoma codifica solo le proteine strutturali (che compongono il rivestimento virale) ed alcuni enzimi necessari per la replicazione dell’acido nucleico. Tutte le altre funzioni (sintesi proteica, produzione di energia, produzione di nucleotidi e aminoacidi, ecc.) sono fornite dalla cellula. La classificazione In base al tipo di acido nucleico che contengono, i virus si classificano in: ● virus a DNA Nella cellula ospite, il DNA virale si replica in numerose molecole identiche e viene trascritto in molecole di mRNA che dirigono la sintesi delle proteine virali. ● virus a RNA Nella cellula ospite l’acido nucleico si replica generando molti RNA virali o viene direttamente tradotto dai ribosomi dell’ospite. Il ciclo vitale dei batteriofagi I virus che infettano i batteri vengono chiamati batteriofagi , o fagi. Il riconoscimento dei potenziali ospiti avviene attraverso un legame che si stabilisce fra le proteine del capside e specifici recettori situati sulla parete del batterio ospite. Una volta che l’acido nucleico è penetrato nella cellula ospite, possono succedere due cose, a seconda del tipo di fago: ciclo litico e ciclo lisogeno. ● CICLO LITICO Il virus compie un ciclo litico , cioè si riproduce immediatamente, uccidendo la cellula ospite (il DNA batterico viene idrolizzato dagli enzimi virali) che va incontro a lisi (si rompe), liberando la progenie del fago. Un virus che si riproduce esclusivamente attraverso il ciclo litico viene definito virulento. Dopo che un virus virulento si è legato a un batterio e vi ha iniettato il proprio acido nucleico, quest’ultimo assume il controllo dell’attività metabolica dell’ospite. ● CICLO LISOGENO Il virus compie un ciclo lisogeno , cioè posticipa la riproduzione inserendo il proprio acido nucleico nel genoma della cellula ospite. In questo caso, il batterio non va incontro a lisi e ospita, invece, l’acido nucleico virale nel proprio genoma. I batteri che ospitano particelle virali non litiche sono detti batteri lisogeni e i virus vengono definiti temperati. Nei batteri lisogeni il DNA fagico si integra nel cromosoma batterico. Il virus così integrato è un’entità non infettiva e viene denominato profago. Il profago può rimanere inattivo all’interno del genoma batterico per molti cicli di divisione cellulare. Però, a volte, un batterio lisogeno può essere indotto ad attivare il proprio profago (tramite raggi X o agenti mutageni che danneggiano gli acidi nucleici). Tale attivazione dà origine a un ciclo litico , in cui il profago abbandona il cromosoma batterico e produce nuove particelle virali. I batteriofagi temperati sono virus che restano latenti nell’ospite perché possono integrare il proprio DNA nel cromosoma batterico. Il loro ciclo vitale prevede due fasi: ● Durante il ciclo lisogeno i virus, detti profagi , sono integrati nel cromosoma batterico e si duplicano assieme ai batteri ospiti, detti batteri lisogeni. ● Durante il ciclo litico un profago si attiva, si separa dal cromosoma batterico, si riproduce e uccide l’ospite. Riassumendo: ● Ciclo litico : l’infezione virale porta alla lisi della cellula ospite. ● Ciclo lisogeno : il genoma del virus infettante viene replicato ad ogni riproduzione batterica, ma può attivarsi, staccarsi dal cromosoma batterico e innescare la fase litica.
Trasduzione Attraverso la trasduzione i virus ( vettori ) possono spostare frammenti di DNA da una cellula batterica all’altra: ● nella trasduzione generalizzata viene trasferita una porzione casuale di DNA (ciclo litico). ● nella trasduzione specializzata viene trasferita una porzione specifica di DNA (ciclo lisogeno). ● Nel corso del ciclo litico , il DNA dell’ospite si frammenta e quando vengono assemblate le nuove particelle virali, piccoli tratti del DNA batterico possono rimanere inglobati nei virioni appena formati. Se questo virus infetterà una nuova cellula, i geni prelevati dal precedente ospite possono essere incorporati nel nuovo cromosoma per ricombinazione. La porzione di DNA che viene trasferita è selezionata in modo del tutto casuale ( trasduzione generalizzata ). ● Nel caso del ciclo lisogeno invece, il profago integra il proprio DNA in quello del batterio. Quando, per fattori ambientali, si attiva il ciclo litico, il DNA virale si stacca dal cromosoma batterico portandosi dietro parte del DNA della cellula ospite. Il DNA trasportato non è selezionato a caso, ma è limitato alla porzione di DNA batterico continua al sito d’inserzione del profago ( trasduzione specializzata ).