Concetti Chiave
- I batteri si riproducono asessualmente tramite scissione binaria, mantenendo il materiale genetico identico fino a mutazioni o scambi genici.
- La trasformazione consente a batteri competenti di incorporare DNA ambientale, creando nuove combinazioni genetiche.
- La trasduzione batterica utilizza batteriofagi per trasferire geni tra cellule, con due tipi principali: generalizzata e specializzata.
- La coniugazione è un processo di trasferimento di DNA tramite pili coniugativi, facilitato dal plasmide F, che trasforma le cellule F- in F+.
- Il plasmide F può integrarsi nel DNA principale, generando cellule Hfr che possono trasferire porzioni del cromosoma batterico durante la coniugazione.
Riproduzione e variabilità genetica
I batteri si riproducono in modo asessuato, per scissione binaria: prima di ogni divisione la loro molecola di DNA viene replicata e le due molecole identiche che risultano sono distribuite alle due cellule figlie. È chiaro che con questo tipo di riproduzione il materiale genetico rimane sempre identico, e può cambiare solo in seguito a mutazioni; tuttavia esistono alcuni meccanismi che permettono di scambiare geni tra cellule batteriche diverse, aumentando la variabilità genetica della popolazione: la trasformazione, la traduzione e la coniugazione.
Processo di trasformazione
La trasformazione è un processo mediante il quale un frammento di DNA, presente nell'ambiente in seguito alla morte di una cellula batterica, penetra in un altro batterio e si integra nel genoma di quest'ultimo, sostituendo il tratto omologo nel suo DNA e creando così una nuova combinazione di geni. Non tutte le specie di batteri possono normalmente inglobare DNA in questo modo; quelle in grado di farlo, dette "competenti", lo sono grazie alla presenza sulla superficie cellulare di recettori per il DNA. I batteri che non lo sono, possono essere resi competenti con particolari metodologie di laboratorio e in questo modo è possibile inserire geni estranei in un batterio.
Trasduzione batterica
Alcuni batteriofagi possono agire come vettori di geni, trasportando geni batterici da una cellula a un'altra secondo un processo detto trasduzione. Si riconoscono fondamentalmente due tipi di traduzione:
- traduzione generalizzata, quando viene incorporato nel capside un frammento qualsiasi del DNA dell'ospite;
- trasduzione specializzata, quando viene trasferito un frammento di DNA batterico adiacente al punto di inserimento del profago.
Coniugazione e plasmide F
In molti batteri, oltre alla molecola di DNA principale (detta a volte "Il plasmide F può promuovere la coniugazione, un processo in cui il DNA del plasmide è trasferito da un batterio donatore a un batterio ricevente attraverso un ponte citoplasmatico formato da appendici, dette pili coniugativi, che si formano sul batterio donatore. Le cellule di E. coli prive del plasmide F sono dette cellule F-, mentre quelle che lo contengono sono dette cellule F+. Durante la coniugazione tra una cellula F+ (donatore) e una F- (ricevente), la cellula F+ replica il proprio plasmide e ne trasferisce una copia alla cellula F- attraverso un pilo coniugativo; la cellula F- si trasforma così in una cellula F+, diventando capace di produrre pili e di coniugare. La coniugazione è per alcuni aspetti simile alla trasduzione, in quanto comporta il trasferimento di geni batterici da una cellula all'altra; in questo processo, però, i geni sono trasportati da plasmidi, anziché da virus.
Il plasmide F può talvolta integrarsi nella molecola di DNA principale, trasformando la cellula F+ in una cellula Hfr, anch'essa in grado di formare pili e indurre coniugazione. Durante la coniugazione tra una cellula Hfr e una F-, insieme al plasmide F può venire trasferita anche una porzione del cromosoma batterico.
Domande da interrogazione
- Qual è il principale metodo di riproduzione dei batteri e come influisce sulla variabilità genetica?
- Che cos'è il processo di trasformazione nei batteri?
- Come avviene la trasduzione batterica e quali sono i suoi tipi?
- In cosa consiste il processo di coniugazione e quale ruolo ha il plasmide F?
I batteri si riproducono asessualmente tramite scissione binaria, replicando il loro DNA. Questo metodo mantiene il materiale genetico identico, ma la variabilità genetica può aumentare attraverso meccanismi come trasformazione, trasduzione e coniugazione.
La trasformazione è un processo in cui un frammento di DNA dall'ambiente entra in un batterio e si integra nel suo genoma, creando nuove combinazioni di geni. Solo i batteri "competenti" possono effettuare questa integrazione, ma possono essere resi competenti in laboratorio.
La trasduzione batterica avviene quando i batteriofagi trasportano geni da una cellula batterica a un'altra. Esistono due tipi: la trasduzione generalizzata, che incorpora un frammento casuale di DNA, e la trasduzione specializzata, che trasferisce DNA adiacente al punto di inserimento del profago.
La coniugazione è un processo in cui il plasmide F viene trasferito da un batterio donatore a uno ricevente tramite pili coniugativi. La cellula ricevente diventa F+ e può produrre pili, mentre il plasmide F può integrarsi nel DNA principale, trasformando la cellula in Hfr e permettendo il trasferimento di porzioni del cromosoma batterico.
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