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Retrovirus

Il retrovirus è un virus che possiede l’RNA come acido nucleico che serve innanzitutto come stampo per sintetizzare DNA, utilizzando un enzima virale: la transcriptasi inversa. Questo enzima permette appunto di polimerizzare i nucleotidi nel DNA a partire da una sequenza nucleotidica ribonucleica.
Quando un virus infetta una cellula, inserisce in essa il suo acido nucleico che si va a sostituire al DNA della cellula. Quando il retrovirus (che può inserirsi completamente nella cellula) esce, attua un processo di esocitosi: in virus esce dalla cellula circondato da una parte della membrana cellulare ospite.

Lisogenia

La lisogenia è la capacità dei fagi temperati di integrarsi nel cromosoma batterico ospite, duplicandosi insieme al cromosoma stesso. Tali virus erano in grado di stabilire una lunga relazione con la loro cellula ospite, rimanendo latenti per molte generazioni cellulari prima di iniziare un ciclo infettivo. Questo metodo consente la propagazione del genoma fagico senza influenzare la vita della cellula. (Un altro metodo utilizzato dai fagi per duplicarsi è il ciclo litico: il genoma virale prende il controllo della cellula ospite inducendola a sintetizzare nuovo acido nucleico virale e proteine che, una volta assemblate con il genoma, andranno a costituire nuovi virus, i quali usciranno dalla cellula uccidendola in una fase detta lisi cellulare).

Endonucleasi di restrizione

I batteri hanno un sistema di sopravvivenza contro la lisogenia che si applica attraverso gli enzimi o endonucleasi di restrizione che idrolizzano (tagliano) segmenti di DNA altamente specifici. A seconda dell’endonucleasi che un batterio possiede, esso protegge il proprio DNA dall’enzima, cambiando la forma di quella sequenza nucleotidica aggiungendovi un gruppo metile.
I sistemi utilizzati dall’endonucleasi per idrolizzare il DNA sono 2:
A taglio netto (in figura: HincII)
A taglio “sfalsato” (in figura: EcoRI) i tipi di enzimi che tagliano il DNA in questo modo, riconoscono delle sequenze specifiche (sequenze di riconoscimento) palindromiche (che sono uguali se lette da sinistra a destra o viceversa), lasciando delle estremità a filamento unico che sono coesive, “appiccicose”, e perciò si possono ricombinare o con lo stesso DNA o con DNA diversi ma sempre complementari ad esse.

La prima volta questi enzimi furono scoperti agli inizi degli anni ’70, su una specie batterica di nome Escherichia coli (E. coli).

Coniugazione batterica

I batteri sono organismi procarioti aploidi cioè che contengono un solo cromosoma, di forma circolare.
I batteri possono però contenere anche delle piccole molecole di DNA accessorio, non indispensabili, sempre di forma circolare, detti plasmidi. I plasmidi possono entrare e uscire dal cromosoma batterico, un plasmide integrato nel cromosoma batterico viene detto episoma. I plasmidi sono circolari e auto duplicanti, alcuni di essi si duplicano in sincronia con il cromosoma, altri in modo asincrono rispetto ad esso (in questo caso le cellule figlie possono contenere copie multiple del plasmide). In E. coli sono stati descritti tipi diversi di plasmidi tra cui il plasmide F e il plasmide R.
La cellula contenente il fattore di fertilità (F+) viene detta cellula maschio o donatore, mentre quella che non contiene il plasmide F è detta femmina o ricevente (F-). La cellula maschio può attaccarsi ad una cellula femmina attraverso un ponte citoplasmatico e trasferire una copia del fattore F+ che possiede le caratteristiche genetiche del plasmide. Questo processo è detto coniugazione e permettono il passaggio di informazioni genetiche da un batterio ad un altro in orizzontale, è una sorta di ricombinazione sessuale.
I geni di un batterio sono posti in una successione lineare lungo il cromosoma circolare (mappatura cromosomica dei batteri).
Durante la seconda guerra mondiale Flemming inventò il primo antibiotico: la penicillina (dal penicillium, una muffa). Gli antibiotici sono sostanze tossiche prodotte dai una batteri per distruggerne altri.
Nel 1959 un gruppo di scienziati scoprì che la resistenza a certi antibiotici poteva essere facilmente trasferita da una cellula batterica ad un’altra. Venne in seguito scoperto che i geni che conferivano la resistenza ai farmaci erano speso portati da plasmidi, i plasmidi R. (rapporti di competizione)
I geni per la resistenza possono essere trasferiti anche a batteri di altre specie, creando dei naturali OGM.

Vaccini

Vaccinazione: pratica atta a proteggere la popolazione dall’insorgenza di una malattia patologica la cui eziologia è legata al microrganismo.
Il primo vaccino è stato inventato da Salk nei primi anni ’50 ed era il vaccino antipoliomelite. Veniva somministrato un virus ucciso che quindi non poteva essere trasmesso, che però era molto costoso e non garantiva l’immunità per tutta la vita. Successivamente Sabin inventa un nuovo vaccino sempre contro la poliomelite che però era caratterizzato da virus affievoliti, non morti.
La poliomelite è una malattia virale (dovuta a tre tipi di virus) endemica. Il 95% della popolazione veniva a contatto con questi virus ma solo l’1 o il 2% di essi prendeva la malattia. Il virus era di tipo intestinale, certe volte dava solo l’influenza, solo in pochi casi raggiungeva il sistema nervoso atrofizzando asimmetricamente gli arti, e nel 3% dei casi che riscontravano la malattia portava alla morte.
Epidemia: malattia infettiva che si contrae in molti casi (in un periodo di tempo)
Pandemia: epidemia che riguarda più stati
Endemia: malattia infettiva sempre presente nella popolazione con un numero limitato di casi e che solo in alcuni casi diventa un’epidemia. (l’ultima epidemia di poliomelite in Italia è stata nel ’58).
Il vaccino antivaiolosa è il vaccino contro il vaiolo, una malattia la cui mortalità stava tra il 30% e il 50% (quindi molto alta). Un inglese, Edward Jenner, trovò nel 1796 un vaccino efficace contro questa malattia analizzando il virus del vaiolo che colpiva i bovini. Questa vaccinazione è stata obbligatoria in Italia fino al 1977, quando è diventata facoltativa fino al 1981, dopodiché non è più stata possibile perché dai primi anni ’70 non ci sono più stati casi di vaiolo.
Durante la prima guerra mondiale erano state usate armi chimiche che però la Convenzione di Ginevra ha poi ha proibito insieme alle armi batteriologiche. Nel 2001 ci sono stati attacchi terroristici di tipo biologico. Le spore dell’antrace erano state inviate a delle persone influenti negli USA.

Antrace

L’antrace o bacillus antracis è un microrganismo sporigeno, un batterio che fa le spore quando uno di questi organismi è in condizione di stress (temperatura inadeguata, salinità non adatta, pH non adatto…) produce le spore. La cellula batterica perciò scompare e viene sostituita dalla spora, una struttura di sopravvivenza in quanto è metabolicamente inattiva, è una stato di vita latante, non si riproduce, e permette al batterio di rimanere in vita in questo modo fino a quando le condizioni ambientali non ritornano normali. Quindi a 180°C i batteri sporigeni in genere non muoiono ma fanno le spore (non tutti però ci riescono sempre).

Ingegnerizzazione di E.coli

Gli ormoni sono secreti di ghiandole chi riversano direttamente nel sangue. Agiscono in basse concentrazioni e in distretti corporei diversi, spesso lontani dal luogo in cui sono stati secreti. L’insulina è un ormone prodotto dal pancreas, una ghiandola annessa la sistema digerente che svolge appunto due funzioni: secerne i succhi pancreatici per la digestione e produce ormoni. La porzione endocrina (che secerne ormoni) è istologicamente evidenziabile e quindi facilmente individuabile al microscopio. L’insulina è un ormone ipoglicemizzante, cioè che tiene basso il tenore di zuccheri nel sangue. La quantità in eccesso di zuccheri emesso viene temporaneamente accumulata nel fegato e nei muscoli per poi venire via via rimossa in base alle esigenze dell’organismo. Gli individui affetti da diabete insulino-dipendente non sono in grado di secernere abbastanza insulina. Se questi individui non venissero sottoposti a terapia, la quantità di zuccheri nel sangue crescerebbe, rendendolo più denso è più difficile da pompare, provocando eventualmente problemi di cancrena e cecità.
I diabetici venivano curati con insulina di origine animale, ma alcuni pazienti riscontravano un’intolleranza a questo tipo di insulina ed erano quindi destinati a morire.
Si scoprì poi che se si inseriva il gene dell’insulina nell’Escherichia coli, essa poteva produrre insulina umana, salvando così quegli individui intolleranti all’insulina animale primo OGM artificiale.
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