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Virus e Plasmidi: Riproduzione e Trasmissione, Appunti di Biologia

Biologia

La riproduzione e la trasmissione di virus e plasmidi, due tipi differenti di organismi obbligati che si riproducono all'interno di cellule vive. come i virus si introducono nelle cellule ospiti e come sfruttano le strutture cellulari per riprodursi, mentre i plasmidi sono descritti come piccole molecole circolari di DNA che si replicano indipendentemente dal genoma batterico e possono trasferirsi da una cellula batterica a un'altra. Il documento include anche informazioni sulla trasformazione, la trasduzione e le biotecnologie associate.

Tipologia: Appunti

2021/2022

Caricato il 28/04/2022

anastasia.sguerrini
anastasia.sguerrini 🇮🇹

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I virus
●Microrganismi di piccole dimensioni (20-1000 nm), visibili soltanto al microscopio elettronico
● Sono “acellulari”: non contengono citoplasma né dispositivi metabolici
● Sono parassiti obbligati in quanto possono riprodursi solo all’interno di una cellula viva
I genomi virali
Non tutti i virus hanno un genoma a doppia elica di DNA, infatti, alcuni hanno un DNA a singolo
filamento e altri hanno un genoma a doppio o singolo filamento di RNA.
Vengono definiti in base al tipo di acido nucleico che costituisce il proprio genoma. Generalmente il
genoma ha una singola molecola, che può essere lineare o circolare, di acido nucleico e raramente
ha più molecole di RNA e DNA.
Capside e pericapsidi
➔differisce a seconda del tipo di virus.
➔è formato da un ristretto numero di proteine.
➔è il rivestimento proteico che racchiude il genoma virale . È composto da un elevato numero di
sublimità proteiche chiamate capsomeri.
➔il nucleocapside è l’insieme del capisde e del genoma virale.
Virus elicoidali: il virus del mosaico del tabacco ha un capsidee
cilindrico e rigido, costituito da migliaia di capsomeri e da una sola
proteina e formano una struttura elicoidale.
Virus poliedrici: hanno 252 proteine identiche in un capisce poliedrico e sono gli
andenovirus che infettano l’apparato respiratorio degli animali.
Il virus dell’influenza è rivestito da una membrana lipidica che circonda il capside
detta pericapside o involucro virale, questa membrana proviene dalla cellula ospite e
viene acquistata durante l’uscita del nucleocapside dalla cellula.
Le strutture più complesse dei capisci si trovano nei virus che infettano i batteri detti
batterofagi o fagi.
I BATTERIOFAGI
La struttura che essi presentano è ben precisa, dall’alto verso il basso troveremo:
•La testa, chiamata!capside, di forma icosaedrica, in cui è raccolto l’acido nucleico;
•Un collare;
•La coda, struttura tubulare cava, avvolta da una guaina contrattile;
•Una placca basale;
•5 – 6 filamenti (le fibre caudali o fimbrie).
Il genoma è costituito da DNA o RNA, a doppio o singolo filament
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Scarica Virus e Plasmidi: Riproduzione e Trasmissione e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity!

I virus

● Microrganismi di piccole dimensioni (20-1000 nm), visibili soltanto al microscopio elettronico ● Sono “acellulari”: non contengono citoplasma né dispositivi metabolici ● Sono parassiti obbligati in quanto possono riprodursi solo all’interno di una cellula viva I genomi virali Non tutti i virus hanno un genoma a doppia elica di DNA, infatti, alcuni hanno un DNA a singolo filamento e altri hanno un genoma a doppio o singolo filamento di RNA. Vengono definiti in base al tipo di acido nucleico che costituisce il proprio genoma. Generalmente il genoma ha una singola molecola, che può essere lineare o circolare, di acido nucleico e raramente ha più molecole di RNA e DNA. Capside e pericapsidi ➔differisce a seconda del tipo di virus. ➔è formato da un ristretto numero di proteine. ➔è il rivestimento proteico che racchiude il genoma virale. È composto da un elevato numero di sublimità proteiche chiamate capsomeri. ➔il nucleocapside è l’insieme del capisde e del genoma virale. Virus elicoidali : il virus del mosaico del tabacco ha un capsidee cilindrico e rigido, costituito da migliaia di capsomeri e da una sola proteina e formano una struttura elicoidale. Virus poliedrici: hanno 252 proteine identiche in un capisce poliedrico e sono gli andenovirus che infettano l’apparato respiratorio degli animali. Il virus dell’influenza è rivestito da una membrana lipidica che circonda il capside detta pericapside o involucro virale, questa membrana proviene dalla cellula ospite e viene acquistata durante l’uscita del nucleocapside dalla cellula. Le strutture più complesse dei capisci si trovano nei virus che infettano i batteri detti batterofagi o fagi. I BATTERIOFAGI La struttura che essi presentano è ben precisa, dall’alto verso il basso troveremo:

  • La testa, chiamata^ capside, di forma icosaedrica, in cui è raccolto l’acido nucleico;
  • Un collare;
  • La coda, struttura tubulare cava, avvolta da una guaina contrattile;
  • Una placca basale;
  • 5 – 6^ filamenti (le^ fibre caudali o^ fimbrie). Il genoma è costituito da DNA o RNA, a doppio o singolo filament

Riproduzione dei virus

I virus non possiedono enzimi metabolici e ribosomi necessari per la riproduzione e per riprodursi si introducono all’interno delle cellule, in cui sfruttano le strutture necessarie per compire la duplicazione, la trascrizione e la traduzione del proprio genoma. Un virus può riprodurre se stesso soltanto se penetra in una cellula ospite suscettibile e permissiva all’infezione virale. Ciascun virus può infettare un numero limitato di organismi e solo certi tessuti cellulari, infatti, possiedono un sistema di riconoscimento specifico di legami tra le proteine del capside e determinate proteine di membrane o di parete di una cellula ospite. Soprattuto devono essere in grado di compiere le fasi replicative del suo genoma. Tutti i virus sono gergalmente specifici per un tipo di cellula ad esempio il virus del raffreddore infetta solo cellule delle alte vie respiratorie. Il ciclo riproduttivo l’infezione virale inizia quando il virus si lega alla superficie della cellula ospite e inserisce il proprio genoma nel citoplasma cellulare e utilizzando meccanismi diversi a seconda dei virus. es. i batteriofagi T utilizzano un sistema di iniezione complesso composto da coda e fibre Altri virus entrano per endocitosi o per i virus con il pericapside per fusione dell’involucro virale con la membrana cellulare. Una volta che che il genoma virale è entrato nella cellula, le proteine virali codificate prendono il controllo della cellula sfruttando i macchinari cellulari per duplicarsi. Svolgono la sintesi del genoma virale usando i nucleotidi e gli enzimi della cellula e parallelamente avviene la sintesi delle proteine del capside sfruttando i ribosomi, tRNA, ATP e amminoacidi presenti nel citoplasma cellulare. ⇢molti virus a DNA utilizzano la DNA polimerasi della cellula ospite per creare copie del proprio genoma ⇢alcuni virus a RNA virale utilizzando delle specifiche RNA polimerasi virali e sono generalmente presenti nel capside e inserite nella cellula attraverso al genoma virale. Una volta che gli acidi nucleici e le proteine dei capsomeri sono stati riprodotti si assemblano spontaneamente nuovi virus all’esterno della cellula. Una volta usciti dalla cellula i virus si dirigono alla ricerca di nuove cellule da infettare. Ciclo riproduttivo dei batteriofagi ⇢I fagi che infettano i batteri. Una volta entrato nel citoplasma il DNA virale può dare luogo a due differenti modalità di riproduzione:

⇢ciclo litico : avviene la riproduzione immediata del virus e la rottura, quindi va in lisi, della

cellule ospite con conseguente liberazione dei virus formati. Un virus che si riproduce esclusivamente attraverso il ciclo litico viene definito virulento. All’inizio del ciclo, il fago, si attacca alla cellula e inietta il proprio DNA nel batterio e il DNA del fago trasforma la cellula in una produzione continua di particelle virali e la cellula in fine subisce la lisi e libera i prodotti virali. ⇢ciclo lisogeno , cioè posticipa la riproduzione inserendo il proprio acido nucleico nel genoma della cellula ospite e non avviene la distruzione della cellula ospite. In questo caso il batterio infettato non va incontro a lisi, invece ospita 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 (moderati). Nei batteri lisogeni il DNA fagico si integra nel cromosoma batterico. Il virus così integrato è un’entità non infettiva e viene

⇢ plasmidi piccole molecole circolari di DNA presenti nei batteri e nei lievitati,

sono esterni al genoma batterico e si replicano in modo indipendente da esso e possono trasferirsi da una cellula batterica a un altra.

⇢ trasponi sono segmenti di DNA in grado di spostarsi da una posizione a un’altra di un genoma

cellulare e talvolta alterando il funzionamento di alcuni geni in cui si inseriscono. Sono presenti sia negli eucarioti (organismo costituito da cellule dotate di un nucleo delimitato da una membrana, all'interno del quale è racchiuso il materiale genetico; sono organismi eucarioti gli animali, le piante, i funghi e i protozoi) e sia nei procarioti (ln cui materiale nucleare non è racchiuso dentro una specifica membrana, e manca nel citoplasma la compartimentazione delle funzioni cellulari in specifici organuli) e i n entrambi i casi possono muoversi lungo il genoma mediante un processo chiamato trasposizione si tratta di una ricombinazione genica. McClintock genetista che scoprì i trasponi grazie a degli incroci che stava svolgendo su delle piante di mais si accorse che i chicca di alcune pannocchie avevano colori diversi e quindi ipotizzò che potessero esserci delle sequenze di DNA in grado di spostarsi da una posizione all’altra del genoma. I trasponi degli eucalipti possono essere di due tipi: nel primo si spostano grazie a un sistema detto “taglia e incolla” o mediante a un intermedio a DNA in cui vengono copiati e la copia viene inserita nella nuova collocazione (retrotrasponi)

I virus delle piante

⇢ I virus delle piante hanno le stesse caratteristiche strutturali e riproduttive di quell che infettano

gli animali. ⇢hanno un genoma a RNA e molti hanno un capside elicoidale altri icosaedrico Le malattie virali delle piante si possono propagare seguendo due modalità

  1. Trasmissione orizzontale, la pianta viene infettata da una fonte virale esterna. La suscettibilità all’infezione può derivare da agenti atmosferici e dagli erbivori tra cui gli insetti che sono trasportatori di virus.
  2. Trasmissione verticale, la pianta eredita l’infezione virale tramite la riproduzione sia asessuata (pratica dell’innesto) sia sessuata (semi derivati da piante infette) Una volta che il virus è in circolo si riproduce e i nuovi virus si propagano nella altre cellule attraverso i plasmodesmi (connessioni citoplasmatiche fra cellule adiacenti) e il processo è facilitato dalle proteine virali in grado di allargare i plasmodesmi. I viroidi ⇢piccole molecole circolari di RNA prive di rivestimento proteico (acidi nucleici) ⇢infettano le piante provocando una crescita e uno sviluppo anomalo ⇢è sufficiente una sola molecola per innescare un’infezione Non codificano alcuna proteina ma si riproducono nelle cellule vegetali utilizzando gli enzimi cellulari. I pironi ⇢particelle infettive costituite solo da proteine e sono ingrato di propagarsi senza un intermedio di DNA e RNA. ⇢sono causa di gravi malattie degenerative del cervello L’infezione è dovuta all’assunzione di cibi contenenti questa particella, si può manifestare anche dopo numerosi anni dalla prima esposizione. Si pensa che siano proteine normalmente contenute nel cervello ma che abbiano una struttura anomala quindi quando il prione entra in una cellula in cui la struttura proteica è normale lo trasforma a sua immagine e si aggregano formando degli agglomerati che portano la perdita del tessuto cerebrale.

Il genoma dei batteri ⇢costituito da un singolo cromosoma di DNA circolare a cui sono associate diverse proteine che permettono la forma molto compatta. Duplicano il cromosoma e poi si dividono a metà per scissione binaria che consente la formazione di nuovi batteri a cellula singola e per questo i batteri di una colonia risultano tutti geneticamente identici alla cellula parentale. Ma in verità hanno un’enorme variabilità genica dipendete da tre fattori: ⇢la capacità di riprodursi velocemente ⇢l’elevato tasso di mutazioni ⇢la ricombinazione del DNA Es. il batterio delle escherichia coli si riproduce per scissione binaria nell’intestino. La divisione porta alla formazione di nuove cellule per la maggior parte identiche alla cellula parentale ma alcuni errori di copiatura durante la duplicazione del DNA danno luogo a batteri con il patrimonio genetico modificato. Pur essendo molto rare per un singolo gene possono aumentare in modo esponenziale con specie che hanno tempi di riproduzione molto brevi. La trasformazione ⇢il genotipo di un batterio può essere modificato dall’acquisizione di DNA dall’ambiente circostante Una volta che il DNA trasformante si viene a trovare nella cellula ospite, il cromosoma di quest'ultima può incorporare nuovi geni con un processo molto simile alla ricombinazione eucariotica La cellula modificata viene definita ricombinante in quanto i suo cromosomi contengono DNA che deriva da due cellule diverse. Avviene in determinate specie batteriche in cui sono presenti delle proteine superficiali in grado di riconoscere il DNA correlato presente nell’ambiente circostante e trasportarlo al proprio interno. Una volta entrato il DNA estraneo può essere incorporato dal genoma mediante ricombinazione omologa. La trasduzione I batteri possono ricevere del DNA di altre cellule tramite l’infezione da parte dei fagi. È causata da anomalie durante il ciclo litico del virus che la portano a incorporare nel proprio genoma parte del DNA batterico. Esistono due modalità di trasduzione:

  1. generalizzata: effettuata dai fagi litici. Avviene in due fasi e nella prima fase i fagi infettano il batterio e inducono alla frammentazione del cromosoma e poi durante la sintesi un singolo filamento di DNA batterico viene impacchettato nelle teste dei nuovi fagi al posto del DNA virale. La seconda face inizia con la lisi della cellula batterica e la fuoriuscita dei nuovi fagi.
  2. specializata: coinvolge i fagi lisogeni e si differisce da quella generalizzata perché sono trasferiti soltanto specifici geni batterici. I geni batterici sono incorporati nel genoma del virus a causa di un distacco anomalo del profago dal cromosoma batterico. La coniugazione ⇢due cellule batteriche interagiscono tra di loro attraverso i pili sessuali. Durante questo legame una cellula può trasferire il DNA ed il trasferimento è unidirezionale (cellula donatrice→cellula ricevente). Il pilo della cellula donatrice si ancora alla cellula ricevente e forma una sottospecie di ponte attraverso il quale in DNA viene trasferito.

➔I fagi vengono utilizzati da vettori nella clonazione. I frammenti del DNA dalla cellula donante vengono inseriti nelle molecole di DNA del fago. Dopo il DNA virale ricombinante viene introdotto tramite l’infezione, dove vien duplicato producendo nuove particelle virali. ➔i BAC (cromosoma batterico artificiale) è un grosso plasmide artificiale contenete geni solo necessari alla duplicazione. Porta i frammenti di DNA eucariote estraneo più voluminosi rispetto ai plasmidi o ai fagi ➔gli YAC (cromosoma artificiale del lievito) cromosomi del lievito modificati per poter clonare i geni all’interno delle cellule del lievito.