Morte cellulare programmata e virus | Sbobinature di Biologia

La morte cellulare programmata

Un aspetto sorprendente del controllo genetico dello sviluppo è il fatto che esso prevede anche la morte programmata di interi gruppi di

cellule. Tale fenomeno, chiamato apoptosi, è necessario affinché gli organi assumono una forma corretta.

Molte cellule e strutture si formano durante lo sviluppo, per poi successivamente scomparire con processi che implicano l’apoptosi.

I virus: al confine con la vita

I virus non sono fatti di cellule, ma sono comparsi miliardi di anni fa proprio come i primi viventi. Le caratteristiche dei virus li pongono

al confine tra il mondo dei viventi e dei non viventi e anche per questo non sono semplici da sconfiggere quando causano malattie.

Cosa sono i virus

I virus sono strutture ancora più semplici di quelle cellulari e tuttavia in grado di riprodursi.

La parola ‘virus’ deriva dal latino e significa veleno; in passato si usava per indicare genericamente qualsiasi agente invisibile in grado di

causare malattie.

Le dimensioni di un virus sono ridottissime, e circa mille volte più piccolo di una cellula.

I virus sono presenti in ogni tipo di ambiente e sono anche molto numerosi, sono migliaia di volte più abbondanti dei batteri.

Ad oggi sono state classificate 5000 diverse specie virali, ma si stima che in natura ne esistano almeno 1.000.000.

Tutti i virus sono costituiti da un involucro di proteine di forma geometrica, che racchiude al suo interno una molecola di acido nucleico.

Per riprodursi a bisogno di penetrare all’interno di una cellula, in un processo chiamato infezione, e utilizzare le strutture cellulari per

produrre nuove copie di se stesso.

I virus sono parassiti intercellulari obbligati.

Origine e diffusione dei virus

L’origine dei virus è probabilmente antichissima: essi sarebbero comparsi insieme alle prime cellule, circa 3,5 miliardi di anni fa.

In natura esistono virus in grado di infettare qualsiasi organismo vivente.

Essendo presenti fin dall’origine della vita, i virus si sono evoluti insieme alle cellule, adattandosi a infettare nuovi organismi con nuovi

armamenti per superare le difese, man mano che questi comparivano sulla scena della vita E che progressivamente mettevano a punto

strategie di difesa contro il parassita.

Nel genoma umano sono presenti molte tracce di DNA virale, residui di antiche infezioni.

La struttura dei virus

All’esterno delle cellule ospiti, i virus si presentano sottoforma di particelle singole, definite virioni.

Il virione può avere forma semplice o complessa e talvolta è avvolto da una membrana. È formato da un acido nucleico avvolto da un

capside, un rivestimento costituito da una o più proteine.

L’acido nucleico costituisce il genoma del virione e può essere DNA oppure RNA; può essere costituito da un filamento lineare o

circolare, doppio o singolo.

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come

maui

arana

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La morte cellulare programmata Un aspetto sorprendente del controllo genetico dello sviluppo è il fatto che esso prevede anche la morte programmata di interi gruppi di cellule. Tale fenomeno, chiamato apoptosi , è necessario affinché gli organi assumono una forma corretta. Molte cellule e strutture si formano durante lo sviluppo, per poi successivamente scomparire con processi che implicano l’apoptosi.

I virus: al confine con la vita

I virus non sono fatti di cellule, ma sono comparsi miliardi di anni fa proprio come i primi viventi. Le caratteristiche dei virus li pongono al confine tra il mondo dei viventi e dei non viventi e anche per questo non sono semplici da sconfiggere quando causano malattie. Cosa sono i virus I virus sono strutture ancora più semplici di quelle cellulari e tuttavia in grado di riprodursi. La parola ‘virus’ deriva dal latino e significa veleno; in passato si usava per indicare genericamente qualsiasi agente invisibile in grado di causare malattie. Le dimensioni di un virus sono ridottissime, e circa mille volte più piccolo di una cellula. I virus sono presenti in ogni tipo di ambiente e sono anche molto numerosi, sono migliaia di volte più abbondanti dei batteri. Ad oggi sono state classificate 5000 diverse specie virali, ma si stima che in natura ne esistano almeno 1.000.000. Tutti i virus sono costituiti da un involucro di proteine di forma geometrica, che racchiude al suo interno una molecola di acido nucleico. Per riprodursi a bisogno di penetrare all’interno di una cellula, in un processo chiamato infezione, e utilizzare le strutture cellulari per produrre nuove copie di se stesso. I virus sono parassiti intercellulari obbligati. Origine e diffusione dei virus L’origine dei virus è probabilmente antichissima: essi sarebbero comparsi insieme alle prime cellule, circa 3,5 miliardi di anni fa. In natura esistono virus in grado di infettare qualsiasi organismo vivente. Essendo presenti fin dall’origine della vita, i virus si sono evoluti insieme alle cellule, adattandosi a infettare nuovi organismi con nuovi armamenti per superare le difese, man mano che questi comparivano sulla scena della vita E che progressivamente mettevano a punto strategie di difesa contro il parassita. Nel genoma umano sono presenti molte tracce di DNA virale, residui di antiche infezioni. La struttura dei virus All’esterno delle cellule ospiti, i virus si presentano sottoforma di particelle singole, definite virioni. Il virione può avere forma semplice o complessa e talvolta è avvolto da una membrana. È formato da un acido nucleico avvolto da un capside , un rivestimento costituito da una o più proteine. L’acido nucleico costituisce il genoma del virione e può essere DNA oppure RNA; può essere costituito da un filamento lineare o circolare, doppio o singolo. ( come he maui arana (^) )

Il ciclo litico e il ciclo lisogeno 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. I virioni sono spesso muniti, a livello della coda, di un complesso molecolare in grado di iniettare l’acido nucleici del fago attraverso la parete del batterio ospite. Una volta che l’acido nucleico è penetrato nella cellula ospite, possono succedere due cose: -il virus compie un ciclo litico , cioè si riproduce immediatamente, uccidendo la cellula ospite 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. -il virus compie un ciclo lisogeno , cioè posticipa la riproduzione inserendo il proprio acido nucleico nel genoma della cellula ospite. I batteri che ospitano particelle virali (il DNA fagico si integra nel cromosoma batterico) non litiche sono detti batteri lisogeni e i virus vengono definiti temperati. 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. A volte il batterio lisogeno viene indotto ad attivarlo e ciò dà origine ad un ciclo litico. La capacità di passare dal ciclo lisogeno a quello litico e di grande utilità per il fago, perché gli permette di sfruttare al massimo l’opportunità di produrre particelle virali figlie. Quando la cellula ospite è in fase di rapida crescita e riproduzione, il profago rimane nello stato lisogeno. Quando la cellula ospite si è logorata o danneggiata, il profago interrompe lo stato di incubazione e attiva il ciclo litico. I virus animali a DNA Alcuni virus degli animali sono semplici particelle formate da proteine avvolte attorno a una molecola di acido nucleico; altri presentano una membrana, derivato dalla membrana citoplasmatica della cellula ospite precedentemente infettata, e sono detti virus con rivestimento. Alcuni virus animali possiedono DNA come materiale genetico, altri RNA. Molti virus animali a DNA compiono un ciclo litico. La penetrazione può avvenire per endocitosi quando il virus, con o senza rivestimento, viene inglobato dalla cellula, si libera e si attiva. La penetrazione può avvenire per fusione tra la membrana cellulare e rivestimento virale, per virus con rivestimento. Altri virus a DNA possono integrarsi nel DNA dell’ospite senza distruggere immediatamente la cellula ospite. Il DNA virale integrato in un cromosoma di una cellula eucariotica è chiamato provirus. I virus degli animali a RNA Il virus dell’influenza e il virus dell’immunodeficienza umana HIV, sono virus a filamento di RNA singolo. Il virus dell’influenza penetra nella cellula ospite per endocitosi, liberando del virione all’interno della cellula. Il virus contiene l’enzima necessario per la duplicazione, un’RNA polimerasi particolare che utilizza come stampo l’RNA. Il filamento così sintetizzato serve sia da mRNA sia da stampo per la sintesi, mediante appaiamento complementare delle basi, di nuove copie del genoma virale. Fusione della membrana virale I (^) con quella della vescicola^1

Il plasmide F può essere presente nei ceppi F+ separato oppure integrato nel cromosoma batterico. Quando due cellule si uniscono tramite il pilo sessuale, una copia del plasmide F fluisce attraverso il pilo dal donatore al ricevente. Se il plasmide F era integrato, questo processo può produrre il trasferimento da una cellula all’altra dei geni batterici fiancheggianti il plasmide; il frammento di DNA trasferito potrà ricombinarsi con il cromosoma batterico mediante il crossing-over. La trasduzione Conseguenza dell’infezione dei batteriofagi in una popolazione di batteri è il trasferimento di DNA batterico da una cellula all’altra: questo meccanismo prende il nome di trasduzione. Durante il ciclo litico, il batteriofago utilizza alcuni dei suoi enzimi per fare a pezzi il DNA batterico, per poi sintetizzare e il proprio DNA. A volte all’interno delle particelle virali finisce anche un pezzo di DNA batterico. Il virus così formato quando infetterà un’altra cellula, trasferirà al suo interno sia il proprio DNA sia quello batterico, il quale potrà ricombinarsi con il cromosoma del batterio ricevente. Dato che il frammento di DNA batterico viene incapsulato nel virus in maniera del tutto casuale, si parla di trasduzione generalizzata. Nel ciclo lisogeno, il DNA virale si integra all’interno del cromosoma batterico sottoforma di profago. Quando questo funge da stampo per la duplicazione virale gli possono rimanere attaccate seguenze di DNA cromosomico fiancheggianti. Queste verranno così duplicati insieme al DNA virale e impacchettate all’interno di nuovi virioni, che infettando una nuova cellula trasferiranno anche le sequenze batteriche. Poiché molti batteriofagi integrano il loro DNA in punti specifici del cromosoma, tenderanno a portarsi dietro sempre lo stesso filamento di DNA batterico: per questo si parla di trasduzione specializzata. La trasformazione La coniugazione Le cellule batteriche possono scambiarsi il materiale genetico attraverso un processo chiamato coniugazione. Ciò richiede l’unione fisica tra due cellule batteriche, un batterio donatore o F positivo (F+) e uno ricevente o F negativo (F-), attraverso un canale filamentoso proteico detto pilo sessuale , che mette in comunicazione il citoplasma delle due cellule. La distinzione tra donatore e ricevente si basa sulla presenza o meno del plasmide F, che porta i geni per la sintesi del pilo e per il trasferimento del DNA. La trasformazione avviene quando un batterio acquisisce DNA lineare che si trova libero nell’ambiente. Quando le cellule muoiono, il loro DNA fuoriesce e può entrare in altre cellule.il cromosoma della cellula ospite può incorporare nuovi geni con un processo molto simile alla ricombinazione eucariotica. Trasferimento genico orizzontale I processi di trasformazione, coniugazione e trasduzione prendono il nome di trasferimento genico orizzontale in quanto permettono lo scambio di materiale genetico tra batteri che non discendono gli uni dagli altri. La trasmissione di geni dei genitori alla progenie costituisce invece il trasferimento genico verticale. I

Gli elementi genetici mobili Un’altra fonte di trasferimento orizzontale di geni è rappresentata dai trasposoni. Un trasposone è un elemento genetico mobile, cioè una sequenza di DNA in grado di spostarsi autonomamente da un sito cromosomico a un altro all’interno della stessa cellula. Gli elementi mobili alterano la struttura dei cromosomi in due modi: -possono inserirsi direttamente all’interno di un gene, causandone l’inattivazione -possono modificare una sequenza di DNA con funzioni regolative I trasposoni si dividono in due classi: trasposoni a DNA e i retrotrasposoni. I trasposoni a DNA si trovano sia negli eucarioti sia nei procarioti. Un cromosoma batterico contiene tipicamente molti trasposoni, presenti in più copie. I trasposoni batterici più semplici sono detti elementi IS e sono costituiti da semplici sequenze di inserzione che codificano gli enzimi che consentono loro di spostarsi lungo il cromosoma. Esistono poi trasposoni complessi formati da due sequenze IS che fiancheggiano una regione codificante, contenenti spesso geni per la resistenza agli antibiotici. I retrotrasposoni , presenti solo nelle cellule eucariotiche, sono residui di infezioni di antichi retrovirus che hanno colpito la cellula anche diverse generazioni prima. Quando la RNA polimerasi cellulare trascrive i geni del retrotrasposone, si generano sia gli mRNA per la trascrittasi inversa e la endonucleasi, sia il trascritto primario corrispondente all’intero retrotrasposone. La trascrittasi inversa ne genera una copia a doppia elica di DNA e; poi le endonucleasi introduce un taglio in un nuovo sito cromosomico ed inserisce la copia a DNA del retrotrasposone. taglia e^ iualla copia e^ incollar

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