Batteri e tossine

Batteri e procarioti

I batteri sono procarioti «pro»-prima, «karyon»-nucleo. Il botanico svedese Carolus Linnaeus nel 1735 introdusse un sistema formale di "due nomi" per l'identificazione degli organismi: il primo nome, genere, e il secondo nome, specie (scritto in corsivo). Se si vuole includere tutte le specie all'interno di un particolare genere, si può usare il nome del genere seguito da "spp" (e.g. Staphylococcus spp).

Eucarioti e procarioti

Eucarioti

I eucarioti possono essere pluricellulari e unicellulari. Presentano:

• Molti cromosomi, in multiple copie;
• Trascrizione e traduzione separate (nucleo-citoplasma);
• Sistemi membranosi che racchiudono strutture organizzate (nucleo, reticolo endoplasmatico, apparato Golgi, mitocondri, cloroplasti, lisosomi).

Procarioti

I procarioti sono unicellulari. Presentano:

• Singolo cromosoma, in singola copia;
• Trascrizione e traduzione co-localizzate (citoplasma);
• Assenza di sistemi membranosi e di strutture organizzate (non nucleo, ma nucleoide).

Genoma batterico

Il genoma batterico (materiale genetico) è composto da un singolo cromosoma circolare, aploide. Non vi è nessun istone, ma proteine associate al nucleoide, e nessun introne, né sequenze di DNA ridondanti. I geni sono organizzati in operoni. Il genoma batterico si trova in prossimità della membrana plasmatica, in una regione del citoplasma che prende il nome di nucleoide. La replicazione del DNA batterico è semiconservativa e inizia ad una singola origine di replicazione (oriC).

I batteri si riproducono asessualmente, per semplice fissione binaria. I procarioti non vanno incontro a mitosi, crescono fino al doppio delle loro dimensioni e poi si dividono in due.

Plasmidi

I plasmidi (materiale genetico) sono piccole molecole di DNA bicatenarie, extracromosomiche, circolari o lineari. Ogni cellula può contenere più di un plasmide, incluse copie dello stesso. La replicazione è indipendente (quando non integrati nel genoma batterico) e si replicano fino a 10 volte più velocemente del DNA della cellula ospite a causa delle loro piccole dimensioni.

Episomi

Gli episomi sono integrati nel cromosoma, in modo permanente (replicandosi ad ogni replicazione genomica) o temporaneo. Le funzioni codificate dai plasmidi sono raramente indispensabili per la sopravvivenza o per la moltiplicazione batterica in condizioni ottimali, ma sono utili per la sopravvivenza in situazioni particolari o in nicchie ecologiche (virulenza!).

I plasmidi possono essere scambiati tra cellule batteriche, anche se di specie diverse. Infatti, la fissione binaria non fornisce un'opportunità per la ricombinazione genetica o la diversità genetica, ma i procarioti possono condividere i geni con altri tre meccanismi.

Microbiota intestinale umano

Il microbiota intestinale umano è un importante serbatoio di geni di antibiotico-resistenza, che sono stati selezionati a causa della sovraesposizione agli antibiotici. I geni di resistenza presenti nel microbiota intestinale possono essere scambiati tra le specie residenti e, soprattutto, possono essere trasferiti orizzontalmente da e verso le specie patogene in arrivo.

Ribosomi

I ribosomi (materiale genetico) nei batteri si trovano liberi nel citoplasma (nelle cellule umane sono legati al reticolo endoplasmatico). Data la loro diversa composizione rispetto ai corrispondenti eucarioti, i ribosomi batterici sono un importante bersaglio dei farmaci.