Scarica Evoluzione della cellula e virus e batteri e più Sintesi del corso in PDF di Biologia solo su Docsity!
EVOLUZIONE DELLA CELLULA
Quando parliamo di cellula, partiamo da un’idea fondamentale: tutti gli esseri viventi sono fatti di cellule.
La cellula è l ’unità fondamentale della vita , cioè la struttura più piccola che possiede tutte le caratteristiche tipiche di un organismo
vivente.
Le cellule sono piccole unità delimitate da una membrana, all’interno della quale troviamo una soluzione concentrata di sostanze
chimiche. Ma non sono solo “contenitori”: le cellule sono soprattutto sistemi attivi , capaci di svolgere funzioni fondamentali come
crescere, dividersi e comunicare.
Nonostante questa base comune, esiste una grande eterogeneità cellulare:
alcune cellule vivono isolate , altre vivono in comunità , cooperando tra loro. L’essere umano, ad esempio, è formato da miliardi di
cellule, organizzate in tessuti e organi specializzati.
Caratteristiche che definiscono una cellula vivente
Una cellula è considerata vivente perché possiede alcune caratteristiche essenziali:
- Alimentazione (nutrizione) autonoma
La cellula è capace di utilizzare sostanze chimiche presenti nell’ambiente e di trasformarle per sintetizzare i propri componenti.
2. Riproduzione (crescita) autonoma
Ogni cellula deriva da un’altra cellula e, dividendosi, può dare origine a due cellule figlie.
Le cellule figlie sono identiche entro i limiti biologici: in biologia non esiste una perfezione assoluta, ma la fedeltà di copia è molto elevata.
3. Differenziamento
Le cellule possono specializzarsi, formando nuove strutture e assumendo funzioni diverse. Questo avviene, ad esempio, durante lo
sviluppo embrionale.
4 .Comunicazione chimica
Le cellule sono in grado di scambiarsi segnali, tramite molecole (ormoni, mediatori) oppure attraverso contatti diretti con altre cellule.
5. Evoluzione
Nel tempo, le cellule cambiano: compaiono nuove proprietà come risultato di mutazioni, che vengono poi selezionate dall’ambiente.
LIVELLO “ACELLULARE”: VIRUS, VIROIDI E PRIONI
Accanto alle cellule esistono entità particolari dette acellulari , cioè non formate da cellule.
Sono costituiti da acidi nucleici (DNA o RNA ) racchiusi in un involucro proteico chiamato capside. In alcuni casi possiedono anche un
envelope lipoproteico.
I virus non sono viventi in senso stretto, perché non hanno autonomia metabolica e possono replicarsi solo all’interno di una cellula
ospite.
- Virodi. Sono piccoli RNA infettivi , soprattutto delle piante, senza capside.
- Prioni. Sono proteine anomale , capaci di indurre altre proteine a cambiare conformazione. Non contengono acidi nucleici.
Queste entità non rientrano nella classificazione cellulare , perché non sono cellule.
CHIMICA DI BASE DEI VIVENTI
Un concetto chiave dell’evoluzione è che, a livello molecolare , tutti gli organismi sono sorprendentemente simili.
- Le cellule svolgono le stesse funzioni di base
- Utilizzano lo stesso macchinario molecolare
- Le informazioni genetiche sono sempre immagazzinate nel DNA
- Il codice genetico è universale, cioè uguale in tutti i viventi
Questo dimostra che la vita ha avuto un’origine comune.
SIMBIOSI ED EVOLUZIONE
Quando due organismi convivono stabilmente, si parla di simbiosi:
- Parassitica : uno trae vantaggio, l’altro no
- Mutualistica : entrambi traggono vantaggio
Un esempio fondamentale è quello dei mitocondri.
Secondo la teoria endosimbiotica , i mitocondri derivano da antichi batteri entrati in
simbiosi con una cellula più grande.
DARWIN E I PILASTRI DELL’EVOLUZIONE
Darwin ha posto le basi dello studio moderno dell’evoluzione, introducendo quattro
concetti fondamentali:
Discendenza da un antenato comune
Evoluzione continua degli organismi
Evoluzione tramite modifiche graduali
Selezione naturale come causa principale del cambiamento evolutivo
AUTOTROFI ED ETEROTROFI
Non sanno sintetizzare da soli il proprio nutrimento, quindi dipendono dagli autotrofi.
Sono eterotrofi tutti gli animali (pluricellulari eterotrofi), i protozoi, i funghi e quasi tutti i batteri.
Le cellule animali
Le cellule animali utilizzano sostanze nutritive (zuccheri, grassi e amminoacidi) traendo da esse energia e producendo anidride
carbonica (CO2) e acqua
Gli alimenti vengono demoliti:
- Proteine amminoacidi
- Zuccheri glucosio
- Lipidi acidi grassi + glicerolo
Il catabolismo di queste molecole è un’ossidazione , richiede ossigeno e produce CO₂ e H₂O.
Sono capaci di sintetizzare molecole organiche a partire da sostanze inorganiche, usando energia non metabolica (es. fotosintesi ).
Comprendono piante, alghe, cianobatteri e molti batteri.
Cellule vegetali
le cellule vegetali, oltre a possedere lo stesso meccanismo di accumulo di energia degli animali, sono in grado , in presenza di luce, di
catturare l’energia solare e di immagazzinarla sotto forma di sostanze di riserva (zuccheri e amido), che verranno utilizzate dagli
eterotrofi
• AMIDO
L'amido è un carboidrato polisaccaridico che consiste di un gran numero di unità di glucosio unite tra loro da legame glicosidico.
È composto da due polimeri : l‘ amilosio (che ne costituisce circa il 20%) e l‘ amilopectina (circa l'80%). In entrambi i casi si tratta di
polimeri del glucosio, che si differenziano l'uno dall'altro per la struttura.
- L ' amilosio è un polimero lineare che tende ad avvolgersi ad elica, in cui le unità di glucosio sono legate tra loro con legami glicosidici
- L'amilopectina è invece un polimero ramificato che presenta
catene di base di struttura simile all'amilosio che si dispongono a
formare una struttura ramificata
PROCARIOTI ED EUCARIOTI: LA GRANDE DICOTOMIA
La distinzione fondamentale tra gli organismi viventi è la presenza
o assenza del nucleo.
PROCARIOTI
I procarioti sono organismi:
- Privi di nucleo
- Comprendono batteri e cianobatteri
- Dimensioni: 1–10 μm
- Metabolismo aerobico o anaerobico
- Pochi organelli
simbiosi
simbiosi
MUTUALISICA
COLORAZIONE DI GRAM
In base alla struttura della parete, i batteri si distinguono in:
Gram positivi
- parete spessa
- molto ricca di peptidoglicano
- trattengono il colorante blu/viola
- più sensibili ad alcuni antibiotici
Gram negativi
- parete più sottile
- presenza di una membrana esterna
- non trattengono il colorante rossi
- più resistenti a molti antibiotici
👉 Questa distinzione è importantissima all’esame, perché spiega:
comportamento alla colorazione, risposta agli antibiotici, patogenicità
MEMBRANA PLASMATICA
La membrana plasmatica dei batteri è formata da:
- **doppio strato fosfolipidico
- proteine di membrana**
Serve a:
- regolare il passaggio di sostanze
- partecipare a processi metabolici fondamentali
Nei batteri manca il colesterolo (presente invece nelle cellule animali),
tranne alcune eccezioni.
CITOPLASMA
Il citoplasma dei procarioti contiene:
- **ribosomi (per la sintesi proteica)
- inclusioni di riserva, come: -** glicogeno
- polisaccaridi
- granuli solforici
- inclusioni lipidiche
ORGANELLI FUNZIONALI
I principali “organelli” funzionali dei procarioti sono:
- Ribosomi , responsabili della sintesi proteica
- Mesosomi , invaginazioni della membrana plasmatica (descritti nelle sbobine), coinvolti in processi metabolici
STRUTTURE ACCESSORIE
Alcuni batteri possiedono strutture accessorie importanti:
- Capsula. Composta da polisaccaridi o proteine.
Serve per:
- difesa dalla fagocitosi
- adesione ai substrati
- identificazione sierologica
Spesso è associata a virulenza.
- Flagelli. Consentono il movimento del batterio.
- Pili. In particolare i pili sessuali , coinvolti nella coniugazione.
s p
QUI
È
MENO
SVILUPPATO
È meno sviluppato qui
BATTERI SPORIGENI
In condizioni ambientali sfavorevoli, alcuni batteri possono formare una
endospora tramite il processo di sporogenesi.
L’endospora :
- deriva dalla cellula vegetativa
- contiene una copia del cromosoma
- ha pochissimo citoplasma
- possiede una parete molto resistente
- contiene acido dipicolinico e calcio resistenza elevatissima
Quando le condizioni tornano favorevoli, la spora:
- assorbe acqua
- riattiva il metabolismo
- ritorna a cellula vegetativa
SCAMBIO GENETICO NEI BATTERI
I batteri possono scambiarsi materiale genetico attraverso tre meccanismi:
1 .Coniugazione : Trasferimento di plasmidi tramite contatto cellula-cellula
mediato dai pili .(Il pilo sessuale è UN PONTE DI PASSAGGIO tra il donatore e il ricevente
x trasferire il materiale genetico, è un tubo dove passa il o i plasmidi che sono stati
precedentemente duplicati e poi passa nel tubo di comunicazione e va a finire nel batterio
ricevente ).
Praticamente avviene :
Il materiale genetico della cellula batterica è costituito da un doppio filamento
di DNA circolare. In molti batteri sono, inoltre, presenti molecole di DNA
accessorie e più piccole, dette plasmidi , che generalmente portano geni non
essenziali per la riproduzione del batterio. Molti di questi plasmidi possono
essere trasferiti da un batterio a un altro mediante un sistema di scambio del
materiale genetico, detto coniugazione.
2. Trasduzione : Trasferimento di DNA mediato da batteriofagi.
Avviene che: Ci sono altri modi in cui il batterio aumenta la variabilità genetica che
è il processo della trsduzione batterica: è un processo mediato da un FAGO , che è
interno al batterio, il fago attua il ciclo litico e al posto di inglobare tutto il
genoma virale , ingloba anche quello del batterio e può iniettarlo in un altro
batterio. Ma questo può comportare che il batterio ricevente avrà solo un pezzo
di DNA DEL BATTERIO DONATORE E LALTRA METÀ SARÀ DEL VIRUS.
3. Trasformazione : Acquisizione di DNA libero dall’ambiente (solo batteri
competenti).
Questo spiega la rapida comparsa di resistenze antibiotiche.
MOLTIPLICAZIONE E DOMINI
La moltiplicazione avviene per scissione binaria , con tempi di generazione anche
di 20–40 minuti.
Dal punto di vista evolutivo, i procarioti sono estremamente diversificati e si dividono
in due grandi domini:
- Eubatteri : batteri “classici”
- Archeobatteri (Archaea ): adattati ad ambienti estremi
- L'antibiogramma (spesso indicato come ABG) è un esame in
vitro che permette di valutare se un batterio è sensibile ad un
determinato antibiotico.
COMEVIENE
MODULATA
LA
VARIABILITA
Genetica neiBatteri
Agnegiante
I
Un problema da punto di vista medico è che i batteri resistono agli antibiotici, questo significa che
presto non avremo più armi per distruggerli. I batteri hanno una riproduzione asessuata molto veloce
infatti si riproducono ogni 20min
RETICOLO ENDOPLASMATICO (RE)
Il reticolo endoplasmatico è una rete di cisterne e tubuli interconnessi.
presenta ribosomi sintesi delle proteine destinate alla secrezione o alle membrane
- RE liscio :
coinvolto nella sintesi dei lipidi e nel metabolismo di sostanze
APPARATO DI GOLGI
L’apparato di Golgi è formato da sacche appiattite sovrapposte.
Funzioni :
- riceve i prodotti dal RE
- modifica le proteine
- le smista verso i vari compartimenti cellulari o verso l’esterno
LISOSOMI E PEROSSISOMI
- Lisosomi. Contengono enzimi digestivi digestione intracellulare
delle macromolecole.
- Perossisomi. Coinvolti nel catabolismo dei lipidi e nel metabolismo del
perossido di idrogeno.
RIBOSOMI
I ribosomi:
- sono responsabili della sintesi proteica
- sono presenti sia liberi nel citoplasma sia associati al RER
CITOSCHELETRO
Il citoscheletro:
- mantiene la forma della cellula
- consente il movimento
- permette il trasporto degli organelli
È formato da tre componenti principali:
- Filamenti di actina. Sottili e flessibili movimento ameboide/strisciante
- Filamenti intermedi. Resistenza meccanica sostegno dell’involucro nucleare e della membrana
- Microtubuli. Polimeri di tubulina trasporto degli organelli, fuso mitotico, movimento mediato da molecole motrici
CIGLIA E FLAGELLI
- Ciglia : brevi (2–10 μm)
- Flagelli : più lunghi (fino a ~200 μm)
Negli animali sono importanti nei tratti respiratorio e riproduttivo.
COMUNICAZIONE CELLULARE
- Nelle piante , le cellule comunicano tramite plasmodesmi
- Negli animali troviamo:
- giunzioni di ancoraggio (desmosomi)
- giunzioni occludenti
- giunzioni comunicanti ( gap junctions )
CITOPLASMA
Il citoplasma è:
- il compartimento più ampio
- un gel acquoso
- ricchissimo di molecole e macromolecole
- sede di numerose reazioni metaboliche
- luogo della produzione proteica
VIRUS
I virus sono entità biologiche molto particolari perché non sono cellule.
Sono definiti parassiti intracellulari obbligati , cioè fuori dalla cellula ospite non sono in grado di replicars i, perché non
possiedono tutto l’apparato biosintetico necessario.
L’unità virale completa prende il nome di virione.
STRUTTURA DEI VIRUS
Tutti i virus hanno una struttura di base comune, composta da:
- Genoma. Può essere DNA o RNA , a singolo filamento o doppio
filamento.
- Capside proteico. È un involucro che protegge il genoma.
- Envelope (pericapside) – non sempre presente. È una membrana
lipoproteica derivata dalla cellula ospite.
Alcuni virus possiedono anche pochi enzimi propri , indispensabili per il
ciclo replicativo.
ESEMPI DI ENZIMI VIRALI (importanti per l’esame)
- Lisozima (nei batteriofagi): serve per attraversare la parete batterica.
- Neuraminidasi (virus influenzale): rompe i legami sulla superficie cellulare per facilitare l’uscita del virus.
- RNA replicasi (nei virus a RNA): serve per produrre mRNA a partire dal genoma virale.
CLASSIFICAZIONE DEI VIRUS
I virus si possono classificare in base a diversi criteri:
- Ospite : animali, piante, batteri
- Tipo di genoma : DNA o RNA, SS o DS
- Presenza o assenza di envelope
- Strategia di replicazione
👉 Un punto molto importante:
i retrovirus (come HIV) possiedono RNA , ma si replicano passando
attraverso un intermedio a DNA grazie all’enzima trascrittasi inversa.
DIMENSIONI E MORFOLOGIA
I virus:
- sono molto piccoli
- hanno dimensioni tipiche di 2–200 nm
- il genoma + capside formano il nucleocapside
- alcuni hanno una membrana esterna aggiuntiva
CICLO REPLICATIVO VIRALE. (è uno schema che il prof chiede spesso, quindi va saputo
bene ma in modo semplice).
FASI DEL CICLO
1. Adsorbimento. Il virus si lega alla cellula bersaglio tramite recettori specifici.
2. Penetrazione e decapsidazione. Il virus entra nella cellula e libera il
genoma.
3. Uncoating. Espulsione del genoma virale nel citoplasma.
4. Biosintesi. Avviene la replicazione del genoma e la sintesi delle proteine
virali.
5. Assemblaggio. Le nuove particelle virali vengono assemblate.
6. Fuoriuscita
- per lisi
- per esocitosi o gemmazione
Mari
CICLOLITICO
MATERIALEGENETICO
