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VIRUS
La parola virus deriva dal la.no e significa “veleno”; in passato si usava per indicare genericamente qualsiasi agente invisibile in grado di causare mala:e, ovvero, usando un termine tecnico, patogeno. Il virus è un’en.tà biologica, un PARASSITA INTRACELLULARE OBBLIGATO* poiché solo non è capace di riprodursi: per farlo ha bisogno di penetrare all’interno di una cellula, in un processo chiamato infezione, e u.lizzare le struSure cellulari di un altro essere vivente, entrando in esse, per produrre nuove copie di sé stesso. Le sue dimensioni ridoSe gli consentono di aSraversare i filtri crea. per traSenere i baSeri (es. escherichia coli è lungo 6μm).
- (^) PARASSITA: significa che da solo non è in grado di riuscire a sopravvivere se non alle spese di qualcun altro. Vengono chiama. parassi. tu: quegli esser viven. che si aSaccano a un altro essere vivente e che ne succhiano o ne prendono le sostanze andando a danneggiare l’altro individuo. Non danno perciò alcun vantaggio evolu.vo. Alcuni esempi:
- La lampreda, cioè un pesce che noi chiamiamo anche sanguisuga, appar.ene alla classe degli Agna. poiché ha solo la possibilità di tenere la bocca aperta che non può chiudere. Questa bocca ha tan.ssimi den. e serve per aSaccarsi al corpo dei pesci a cui si aSaccano em per succhiare loro il sangue, così da cibarsi. I grandi pesci sono tu: ricoper. da questo parassita che vive nuclsu di loro senza dare alcun vantaggio al pesce che si sen.rà solo affa.cato per il sangue che gli viene tolto. Ques. parassi. non uccidono il pesce, ma succhiano solo il loro quan.ta.vo giusto di cibo.
- Un altro esempio di parassita dell’uomo è la Taenia solium (pronuncia= teniasolium), un verme che vive nell’intes.no tenue dell’uomo cibandosi di ciò che mangiamo noi, senza ucciderci ma facendoci perdere tanto peso.
- INTRACELLULARI: significa dentro la cellula.
- OBBLIGATI: significa che se non ci sono le cellule, dove possono far avvenire i vari processi, moriranno. Es. il vaiolo, cioè il virus specifico dell’uomo che è stato totalmente debellato dal mondo, poiché è stato tolto da tuSe le cellule e non esiste più. I virus sono presen. in ogni .po di ambiente e sono anche molto numerosi; tu: insieme cos.tuiscono la cosiddeSa virosfera. Di faSo, i virus rappresentano gli elemen. più abbondan. nella biosfera, migliaia di volte più abbondan. dei baSeri. COM’È FATTO UN VIRUS? All'esterno delle cellule ospi., i virus si presentano soSo forma di par.celle singole, definite virioni. Un virione, l'unità fondamentale del virus, è formato da un acido nucleico avvolto da un capside, un rives.mento cos.tuito da una o più proteine. L'acido nucleico cos.tuisce il genoma del virione e può essere DNA oppure RNA. L'acido nucleico può essere cos.tuito a seconda dei casi da un filamento lineare o circolare, doppio o singolo. Il virione inoltre può avere forma semplice o complessa e talvolta è avvolto da una membrana. 1 filamento di DNA o RNA (acido nucleico) + proteine struSurali (fuori) +/- enzimi proteici (possono averli o no) * =
NUCLEOCAPSIDE o (virus con capside nudo) Se aSorno a nucleocapside ci sono glicoproteine o lipidi, si crea un ulteriore strato o struSura che aiuterà il virus ad entrare nelle nostre cellule, questo prende il nome di PERICAPSIDE oppure virus rives.to (= enveloped). Es. Coronavirus, infa: una delle proteine del pericapside si chiama “Spike”. VIRIONE = è l’insieme di capside o pericapside e genoma, cioè il virus fuori dalla cellula. Quando il virus è dentro la mia cellula non c’è il virione perché non c’è il capside o il nucleocapside ma solo il suo genoma. *Proteine struSurali= creano struSure; gli enzimi proteici se ci sono stanno dentro la struSura. ALCUNI ESEMPI DI VIRUS:
- virus a DNA con capside nudo: Il PAPILLOMA VIRUS è un virus comunissimo che si passa con rappor. sessuali e ha la capacità di diventare, sopraSuSo nelle donne ma anche nell’uomo, cancerogeno e può portare il tumore all’utero;
- Virus del tabacco;
- Adenovirus, quello che abbiamo u.lizzato per fare il vaccino AstraZeneca;
- Virus dell’influenza;
- Virus baSeriofago, cioè virus dei baSeri. *I virus non sono specifici dell’uomo ma specifici di tu: gli esseri viven., quindi ogni vivente ha la sua .pologia di virus (es. il castagno che soffre di tumore sulle nostre colline). REPLICAZIONE DEI VIRUS Un virus cerca di fare la replicazione più volte possibile. In ogni singolo ciclo di replicazione vitale, questa si può dividere in:
- FASE PRECOCE: Il virus entra dentro al corpo, riconosce una cellula bersaglio a cui aderisce agganciandosi*. ASraverso un par.colare meccanismo riesce a vincolare le nostre struSure e a confondere la nostra membrana plasma.ca, così facendo penetra entra in essa e quando è dentro rilascia il proprio genoma (DNA o RNA) nel citoplasma della cellula (aSo denominato “liberazione”). Così facendo non riconosco più la mia sequenza gene.ca. Se è necessario il genoma trasloca nel nucleo, cioè è in grado di trasportarsi nel nucleo (quelli che faranno questa operazione sono a DNA, poiché nel nucleo avviene la ges.one del DNA, e può avvenire o la duplicazione oppure la sintesi proteica).
- LA FASE TARDIVA: Successivamente trascrive il genoma (esterno) in mRNA. Ques. mRNA faranno la sintesi proteica, cioè i miei ribosomi e tuSa la mia struSura (tRNA, i miei enzimi…), verranno confusi da degli mRNA che non sono miei e che andranno a produrre delle proteine che non conosco, specifiche del genoma virale (dipendenze di un genoma che non è mio). Questo genoma si replica e mi va a creare tante copie del genoma virale, cioè le macromolecole virali. Tra le proteine che creo ci sono anche quelle in grado di assemblare il nucleocapside con il materiale gene.co, cioè queste proteine poi sono in grado di ricreare il nucleocapside e reinserirci dentro il genoma originale*. Dentro di me si
- (^) CICLO LITICO: È un processo che fanno pra.camente tu: i virus, che vengono defini. VIRULENTI. Il fago si riproduce immediatamente inserendo il suo genoma, quest’ul.mo si replica dentro la cellula e rompe la cellula ospite (compie la lisi) liberando i virus che si sono forma. al suo interno e che andranno a duplicare altre cellule. Ques. virus sono virus che una volta presi porteranno ad una patologia che nel giro di qualche mese porterà alla morte.
- (^) CICLO LISOGENO: i virus che fanno questo ciclo, sono un po’ più rari e sono quelli più difficili da eliminare, sono defini. TEMPERATI. Durante il ciclo lisogeno il virus pos.cipa la riproduzione inserendo il proprio acido nucleico (DNA) nel genoma della cellula ospite (il virus rompe il DNA della specie e inserisce il suo genoma lì dentro). In questo caso il baSerio infeSato non va incontro a lisi ma ospita il DNA del fago che si integra con il cromosoma baSerico formando un’en.tà non infe:va, denominata profago. A quel punto io non so più dis.nguere il genoma della cellula dal genoma del virus. Il profago può rimanere ina:vo all’interno del genoma baSerico per mol. cicli di divisione cellulare. Ogni volta che la cellula si divide, duplica il DNA del fago insieme al proprio e ne trasmeSe una copia alle cellule figlie, poiché il genoma virale rimane dentro la cellula silente e vive con il corpo, all’interno del DNA. (Es. HIV fa questo, si va a nascondere dentro il cromosoma). I baSeri che ospitano par.celle virali non li.che sono de: baSeri lisogeni. Però, a volte, in par.colari condizioni, un baSerio lisogeno può essere indoSo ad a:vare il proprio profago. Tale a:vazione dà origine a un ciclo li.co, in cui il profago si separa dal cromosoma baSerico e produce nuove cellule virali. trasformando il ciclo lisogeno in li.co. Quindi in par.colari casi dal ciclo lisogeno si può tornare al ciclo li.co, cioè lui ad un certo punto il profago può decidere di uscire, scindersi, togliersi dal DNA e di duplicarsi, dando origine al ciclo li.co. Es. gli ammala. di AIDS hanno il DNA del virus all’interno dei globuli bianchi, in cui vive per anni. Improvvisamente, in casi ben precisi, può decidere di ripresentare la mala:a, quindi i virus fuoriescono dal DNA e danno origine ai virioni, ques. ul.mi rompono i globuli bianchi vanno in giro per tuSo il corpo, la persona a quel punto inizia a stare male, poiché senza globuli bianchi ci si ammala di qualsiasi cosa. Ma il virus può tornare a fare il ciclo lisogeno, quindi tornare a nascondersi dentro il nostro DNA per un tempo indeterminato. Per questo mo.vo è una mala:a che ancora non siamo riusci. a debellare.
VIRUS NEGLI ANIMALI
I virus degli animali sono molto diversi tra loro. Alcuni sono semplici par.celle formate da proteine avvolte aSorno a una molecola di acido nucleico, i nucleocapsidi o virus con capside nudo. Altri presentano una membrana e sono de: pericapsidi o virus con rives.mento. Alcuni virus animali possiedono DNA come materiale gene.co, altri RNA; di solito il genoma virale è piccolo e codifica poche proteine. VIRUS ANIMALI A DNA Mol. virus animali a DNA compiono un ciclo li.co simile a quello dei baSeriofagi. La penetrazione nelle cellule ospi. può avvenire in due modi, che dipendono in parte dal faSo che il virus possieda o meno una membrana di rives.mento: Quando un DNA virale entra dentro di noi, entra nel citoplasma e deve traslocare nel nucleo, perché è lì che sono presen. i nostri enzimi capaci di ges.re il DNA (nel citoplasma non c’è niente in grado di farlo). Nel nucleo poi l’RNA pol, che prende il nome di RNA pol DNA dipendente,* si aggancia al promotore di un DNA e incomincia a fare la sintesi proteica. DNA dipendente significa che è un enzima che mi fa un polimero di RNA (cioè gli mRNA) ma leggendo un DNA. Gli mRNA, poi, porteranno alla creazione delle proteine del capside (aSraverso i ribosomi, i tRNA,ecc). Nello stesso tempo u.lizzerà la DNA pol DNA dipendente per duplicare il genoma. Perciò dallo stesso pezzeSo di DNA da una parte avviene la trascrizione e la sintesi delle sue proteine, dall’altra esso duplica il suo genoma e poi facendo un insieme, tra il suo genoma e le proteine, da origine al virus, Per ENDOCITOSI: il virus (con o senza rives.mento) viene inserito in una vescicola che si crea per invaginazione della membrana delle cellule. Per FUSIONE: il virus possiede un pericapside lipidico che si fonde con la membrana citoplasma.ca.
In tu: ques. passaggi compiu. grazie alla RNA pol RNA dipendente non c’è nessun controllore (ne proof reading, né miss match repair, né un controllo per escissione), per cui ad ogni passaggio lui farà una quan.tà di errori impressionan. che nessuno controlla, di 100 mila copie quasi la metà di queste sono erra.. Cioè avvengono delle mutazioni perché si inseriscono i nucleo.di a caso. Es. Ognuno di noi se prende il coronavirus lui quando si replica fa 100 mila genomi e di ques. la metà sono muta. e non funzionano, ma tra tu: quelli che vengono prodo: nel mio corpo ce ne può essere uno mutato che casualmente è più prestante degli altri. Secondo questa teoria se non ci vacciniamo e facciamo replicare il virus tante volte, tanto più io avrò la probabilità di oSenere delle varian. di questo genoma molto forte e capace di essere molto virulento o di infeSare velocemente o di entrare nella cellula.
- (^) Virus a RNA- nega>vo : un esempio è il virus dell’influenza. I virus a RNA- possiedono un capside o un pericapside, ma al loro interno non hanno un mRNA bensì il complementare di un mRNA, ovvero l’RNA-. Il virus non appena penetra nella cellula ospite converte il suo genoma (RNA-) in mRNA (RNA+), u.lizzando l’RNA pol RNA dipendente (che u.lizza come stampo un RNA). Il filamento di RNA virale così sinte.zzato serve poi sia da mRNA, per fare le proteine virali, sia da stampo per la sintesi, mediante appaiamento complementare delle basi, di nuove copie del genoma virale. Proteine virali e genoma RNA- poi si assembleranno dando origine al virione. Es. Il virus dell’influenza è inarrestabile perché le sue varian. sono con.nue, muta con.nuamente, tant’è che noi ci dobbiamo abituare a convivere con lui. La maggior parte delle varian. sono inefficaci, mentre alcune sono super prestan.. Quelle che sono in grado di uccidere qualcuno vengono classificate con la data e il luogo (es. Parigi 9 maggio). È impossibile prevedere quali saranno le varian..
- (^) Virus a RNA+ via DNA : I virus a RNA+ possiedono cicli vitali molto diversi tra loro, come nel caso dell’HIV (le sue cellule bersaglio sono i linfoci. T), un retrovirus e quindi un RNA+ via DNA. Un esempio è il Virus HIV, virus più strano che studiamo ma anche quello più u.le. È un virus a RNA+, ma a differenza del coronavirus, lui dentro al capside, oltre all’RNA, ha un suo enzima. Questo enzima virale è la TRASCRITTASI INVERSA, cioè un enzima in grado di trasformare l’RNA+ in un DNA complementare. La trascriSasi inversa avviene aSraverso una DNA pol RNA dipendente e dà origine a questo filamento di DNA, che viene chiamato cDNA, cioè DNA complementare a un RNA. Questo DNA si integrerà nella croma.na del genoma dell’ospite, dove risiede stabilmente a:vandosi di tanto in tanto per produrre nuovi virioni (facendo il ciclo lisogeno). Quando ciò accade il cDNA viene trascriSo in mRNA, che poi viene tradoSo in proteine virali.
I virioni che si formeranno, saranno poi libera. aSraverso un processo molto simile all’esocitosi. Es. Il malato di AIDS è una persona che contrae il virus, poi sta bene per un po’di tempo, non sa di avere il virus perché è dentro il suo DNA nei globuli bianchi, nei linfoci. T, ma improvvisamente faSori scatenan. fanno uscire il DNA dal genoma che si duplica, produce i virioni, i virioni vanno a colonizzare altri globuli bianchi. Improvvisamente tu: i globuli bianchi possono essere uccisi e la persona nel giro di un mese si trova senza. CURIOSITÀ Il virione del coronavirus quanto rimane sul banco? La una resistenza di giorni e deve accadere la denaturazione delle proteine, o con il calore, o con gli acidi, o con i disinfeSan. o con la luce. Quindi resiste il virione per 2 giorni e poi si denaturano le proteine e il virione non esiste più.
EPIDEMIOLOGIA
Lo studio dei virus, ma sopraSuSo di quelle che vengono chiamate epidemie prende il nome di epidemiologia. È, quindi, la scienza che studia:
- andamento delle mala:e, cioè come variano;
- le modalità di insorgenza (come vengono fuori) e i faSori determinan.;
- le misure di prevenzione;
- le misure di controllo. EPIDEMIA= avviene quando l’insorgenza di nuovi casi è a.pica, cioè è un caso sporadico. Elevato numero di casi in un breve periodo. Quando è con.nua si chiama ENDEMIA. Mala:a costantemente presente in una popolazione, con prevalenza bassa (ipoendemia) o alta (iperendemia). Es. l’influenza causa un’endemia non può essere debellata. Il coronavirus è una epidemia e probabilmente diventerà endemia. PANDEMIA= epidemia che si espande in più paesi del mondo. MALATTIA SPORADICA= mala:a che compare irregolarmente e imprevedibilmente, di solito in pochi animali e in aree limitate. Nel tempo ritornano fuori per determinate condizioni. Es. Colera, che noi non abbiamo ma che se ci bombardano le fogne e i sistemi di depurazione e siamo obbliga. a bere l’acqua, ma non sappiamo da dove bere, l’acqua che berremo quasi sicuramente sarà contaminata dalle nostre feci.
par.colarissimo che è in grado di prendere l’emoglobina, tagliare la struSura quaternaria e estrapolare il ferro, che serve per entrare in relazione con l’ossigeno.
- (^) RESISTERE AGLI ANTIBIOTICI, e sono chiama. PLASMIDI R. Sono sviluppa. dai baSeri per aggirare le difese di altri organismi. Es. STAFILOCOCCO, non appena entra in contaSo con il nostro corpo ci dà subito una patologia. Se ci tocca all’esterno porta ad una patologia lieve, se ci tocca all’interno porta a patologie gravi. Lo stafilococco normalmente con l’an.bio.co va via (es. gli orzaioli), ma se ha il plasmide R dovranno essere u.lizza. par.colari an.bio.ci nuovi. Ques. an.bio.ci non vengono mai u.lizza. in ospedale per non creare dei baSeri resisten.. Nel caso degli orzaioli se trovano dei ceppi resisten., che hanno dentro il plasmide R, e che quindi resistono agli an.bio.ci normali, essi colonizzano l’occhio che poi andrà in necrosi. Es. PENICILLIUM che fa la penicillina, cioè una sostanza che se rilasciata nell’ambiente uccide tu: i baSeri. Se i baSeri vengono col.va. su una piastra e gli viene messa della penicillina muore tuSo tranne i baSeri che hanno il plasmide R. per capire se un baSerio ha il plasmide R va traSato con penicillina e quello che sopravviverà con.ene il plasmide R, che gli conferisce la resistenza.
- (^) PROMUOVERE LA CONIUGAZIONE, e sono chiama. plasmidi F. Conferisce la potenza o la possibilità a un baSerio di fare la coniugazione. Era un baSerio nella norma, ad un certo punto per coniugazione assorbe un plasmide e da quel plasmide lui fa un nuovo feno.po e impara a fare nuove proteine, si comporta in modo totalmente diverso. BIODIVERSITÀ DI UN BATTERIO I baSeri si riproducono per mitosi, o meglio scissione binaria: da un baSerio ne oSengo due. Infa: il risultato è la generazione di due cellule figlie che, a meno di mutazioni casuali, sono gene.camente iden.che alla cellula progenitrice: si traSa quindi di cloni. TuSavia, nei miliardi di anni della loro storia evolu.va, i baSeri si sono differenzia. in migliaia di specie diverse. Le sole mutazioni casuali (che sono even. rari) non sono sufficien. a spiegare questa grande variabilità gene.ca. La biodiversità di un baSerio, la variabilità dei procario., perciò deriva da/viene fuori per: CONIUGAZIONE, TRASDUZIONE e TRASFORMAZIONE (faSore trasformante). **Modificando il plasmide dal 1970 abbiamo capito come modificare i genomi eucario. (quelli più grandi).
LO SPOSTAMENTO DEL DNA NEI PROCARIOTI
LA CONIUGAZIONE
La coniugazione permeSe alle cellule baSeriche di scambiarsi materiale gene.co aumentando la propria variabilità gene.ca, è un processo per alcuni aspe: analogo alla riproduzione sessuata. La coniugazione richiede l’unione fisica tra due cellule baSeriche, aSraverso un legame filamentoso proteico, deSo PILO SESSUALE, che meSe in comunicazione il citoplasma delle due cellule. Questo perché l’altro baSerio, ad un certo punto, sentendosi toccato dal pilo sessuale, apre la sua membrana, la sua parete cellulare, e i due citoplasmi si trovano ad essere in comunicazione. Così come nella riproduzione sessuale si ha l’unione di un individuo maschio e uno femmina, anche nella coniugazione si ha l’unione di un baSerio donatore (F+, che ha il plasmide F) e uno ricevente (F-, che non ha il plasmide F). La dis.nzione si basa sulla presenza o meno del plasmide F, che porta i geni per la sintesi del pilo e per il trasferimento del DNA. Una volta creato il tubo di comunicazione proteico, il baSerio donatore, fa una copia del plasmide F che trasferisce al baSerio ricevente, che non con.ene il plasmide, F-, facendolo diventare F+. È un processo molto lento. Il pilo è molto delicato, si rompe molto facilmente. Il plasmide F può essere presente nei ceppi F+ separato oppure integrato al cromosoma baSerico, cioè questo pezze:no di DNA ha anche la potenza di tagliare il cromosoma baSerico e di inserirsi, dando origine a ceppi par.colari che prendono il nome di ceppi Hfr (= ad alta frequenza di ricombinazione, cioè cellule baSeriche che possiedono il plasmide F integrato nel proprio cromosoma). L’integrazione del plasmide F nel cromosoma baSerico avviene mediante il processo di crossing over in corrispondenza delle regioni di DNA omologhe. Quando questo baSerio fa la coniugazione con una cellula ricevente (F-) non trasferisce solo il plasmide ma anche parte del cromosoma (alcuni geni) che è integrato dentro il cromosoma. Perché la roSura del plasmide coincide con la roSura del cromosoma baSerico. Il pilo non è tanto resistente da riuscire a trasferire tuSo il cromosoma baSerico ma in parte però si. Questo baSerio avrà, quindi, parte del plasmide F ma anche parte di cromosoma di questo baSerio donatore. Questa coniugazione che avviene con i ceppi Hfr darà origine a baSeri totalmente nuovi con dentro dei geni in più o in meno. *il tuSo può accadere anche tra due plasmidi F.
di nuovo uscire e deve fare il processo di escissione, cioè deve togliere il suo genoma da quello baSerico), il profago viene estraSo dal cromosoma e funge da stampo per la duplicazione virale. Anche questo meccanismo non sempre avviene con precisione, ma possono venire degli errori: durante l’escissione, a volte, il profago staccandosi preleva anche parte del genoma baSerico portando alla creazione di virus che contengono una parte virale e una baSerica. Queste verranno così duplicate insieme al DNA virale e impaccheSate all'interno dei nuovi virioni. Quando ques. virioni infeSeranno una nuova cellula, essi trasferiranno al suo interno sia il DNA virale sia le sequenze baSeriche. Poiché mol. baSeriofagi integrano il loro DNA in pun. specifici del cromosoma, tenderanno a portarsi dietro sempre lo stesso frammento di DNA baSerico che tenderà ad inserirsi sempre nello stesso locus del cromosoma baSerico: per questo si parla di traduzione specializzata. *È specializzata perché la fa il virus che è specializzato nel tagliare il cromosoma e inserire. TRASFORMAZIONE L’ul.ma parte è la trasformazione, cioè l’ul.mo modo aSraverso il quale i baSeri si scambiano materiale gene.co, modificando il proprio DNA. La trasformazione si verifica quando una cellula baSerica incorpora DNA che si trova libero nell’ambiente. Questo fenomeno si manifesta in natura in alcune specie di baSeri, quando le cellule muoiono e rilasciano nel substrato pezzi del proprio DNA liberi, che possono essere assorbi. da un baSerio. Una volta che il DNA trasformante è entrato nella cellula ospite, il cromosoma di quest’ul.ma può incorporare nuovi geni con un processo molto simile alla ricombinazione eucario.ca. Per cui ques. pezze:ni di DNA che si trovano nel substrato possono dare al nuovo baSerio una nuova facoltà presa dal baSerio estraneo. Questa è una cosa che noi non faremo mai. N. B. Esperimento di Griffith! si u.lizzava l’estraSo di S, che veniva portato a bollore e quando porto a bollore dei baSeri ques. si rompono, il DNA si trova all’interno di questo brodo. MeSendo
degli altri baSeri vivi che non hanno la patologia, quelli R assorbono per trasformazione la caraSeris.ca di S, e assorbendola diventano patologi. Il faSore trasformato di Griffith era il DNA che entrava nel baSerio R per trasformazione, per assorbimento del DNA. Per cui la terza possibilità che hanno i baSeri è assorbire dall’ambiente il DNA essenzialmente dei baSeri (poiché il nostro DNA è molto più complesso e loro non lo sanno ges.re, magari lo assorbono ma non lo sanno u.lizzare).
