Biologia generale: i virus

COSA INTENDIAMO PER “VIRUS”. .......................................................................................................

Le caratteristiche generali. ....................................................................................................................... 2

Componenti di un virus. ........................................................................................................................... 2

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CICLO REPLICATIVO DI UN VIRUS EUCARIOTICO. .................................................................................. 3

INFEZIONE DELL’OSPITE DA PARTE DI UN BATTERIOFAGO. ....................................................................

Il ciclo litico e il ciclo lisogenico................................................................................................................. 3

5

LA GENETICA BATTERICA....................................................................................................................

Come si studiano i batteri in laboratorio? ................................................................................................. 5

I batteri sono organismi aploidi. ............................................................................................................... 5

Ciclo replicativo dei virus. ........................................................................................................................10

COSA INTENDIAMO PER “VIRUS”.

Introduzione.

I virus possono essere definiti :

<< dei parassiti endocellulari obbligati >>

Questo perché essi NON hanno la capacità di vivere AUTONOMAMENTE e, di conseguenza, hanno

bisogno, per svolgere le loro azioni metaboliche, di un altro organismo cellulare (procariotico o

eucariotico che sia).

Le caratteristiche generali.

 Dimensioni ESTREMAMENTE piccole (da circa 20 nm a circa 0,3 um)

 Organizzazione strutturale semplice NON cellulare

 Presenza di 1 solo tipo di acido nucleico (DNA o RNA)

 ASSENZA di metabolismo

 Parassitismo intracellulare obbligato

 Si moltiplicano per sintesi separata e successiva aggregazione dei loro componenti

 Si moltiplicano SOLO in cellule ospiti

Componenti di un virus.

 Genoma (DNA o RNA)

 Capside (protegge il genoma, interazione del virus con la cellula ospite) : un acido nucleico è



protetto da un involucro proteico detto capsule, formato da monomeri, detti “capsomeri” Il

genoma e il capside formano, insieme, quello che viene chiamato “nucleocapside”.

L’envelope o pericapside. Il capside può essere, A SUA VOLTA, circondato da un’ulteriore involucro

detto “envelope” (o pericapside): l’envelope è formato da un doppio strato fosfolipidico e da delle

molecole glicoproteiche, le “spike”, le quali riescono a riconoscere i recettori delle cellule che

devono andare a infettare.

Il tropismo virale. I virus sono cellula-specifici (attaccano 1 solo tipo di cellula) e questo fenomeno

è detto “tropismo virale” : ciò è dovuto al fatto che le cellule dell'organismo ospite presentano,

sulla membrana plasmatica, dei recettori ai quali possono legarsi le proteine e le glicoproteine del

capside.

I virus possono avere DIVERSE forme, possono essere: icosaedrici, a bastoncello o elicoidali.

Riconoscimento virus-cellula :

a) Da parte del virus : glicoproteine del pericapside o strutture presenti nel capside “mimano”

ligandi.

b) Da parte della cellula : recettori cellulari complementari a molecole presenti sulla superficie

virale CICLO REPLICATIVO DI UN VIRUS EUCARIOTICO.

Una volta che i virus si legano agli specifici

recettori sulla membrana plasmatica della

cellula ospite, questi possono penetrare in

2 modi:

 Per fusione dell’involucro virale con la

membrana plasmatica della cellula ospite

(virus dotati di capsula envelope) .

 Per endocitosi mediata da recettore (virus

sprovvisti di envelope) : questo porta

all’inclusione del virus in vescicole,

formate da clatrina; una volta all’interno

della cellula, la clatrina si stacca e la

vescicola si fonde con un endosoma.

INFEZIONE DELL’OSPITE DA PARTE DI UN BATTERIOFAGO.

Ci sono 3 specifiche maniere, da parte del virus, di sviluppare la propria variabilità genetica.



1. Attacco delle lunghe fibre caudali alla parete cellulare si ricorda l’esperimento condotto da

Griffith (1832) (lezione 13 maggio) : il batterio si frammenta e, assieme ad esso, il proprio DNA.

Un frammento di questo DNA è riuscito ad entrare all’interno di un batterio vivo, ancorandosi alla

sua membrana plasmatica: una parte del DNA del batterio si rompe (codone mancante) e,

tramite la elicasi si forma una sorta di terza elica e, tramite la toposimerasi, si attacca il codone

corrispondente (trasformazione semiconservativa) . 

2. Contatto tra la parete cellulare e la punta della coda i batteri possono avere il pilo sessuale,

essendo dotati da plasmidi e possono anche diffondere il gene F tramite il crossing over (vedi

lezione 14 maggio) .

3. Azione di un enzima lisozimico che permette la formazione di un foro (contrazione della guaina



e iniezione del DNA) la trasduzione specializzata avviene tramite i batteriofagi, infettandoli

attraverso il ciclo litico.

Il ciclo litico e il ciclo lisogenico.

Esistono 2 tipologie di ciclo riproduttivo dei batteri:

a) Ciclo litico: il virus fago si lega al batterio.

1. L’attacco alla cellula ospite avviene tramite il legame tra le proteine di attacco presenti nella

coda del virus e i recettori sulla membrana cellulare : è solamente l’acido nucleico ad entrare

all’interno della cellula, NON TUTTO il virus.

2. Da qui inizia il periodo di “eclissi”, durante il quale vengono sintetizzate le macromolecole

virali.

Il genoma dei batteriofagi è formato da geni precoci e geni tardivi.

3. Dai frammenti di mRNA vengono sintetizzate delle proteine precoci, che servono ad INIBIRE

la sintesi proteica della cellula ospite; altre proteine, invece, vanno a stimolare la sintesi

proteica dei geni tardivi.

4. Alcuni virus, nel FRATTEMPO, producono una nucleasi che distrugge il DNA del batterio

ospite per poi sfruttare i nucleotidi ottenuti per la replicazione dell’acido nucleico virale.

5. I geni tardivi codificano le proteine necessarie alla ricostruzione del capside.

b) Ciclo lisogeno: il DNA del fago viene iniettato all’interno del batterio.

L’inizio del processo è UGUALE a quello che avviene nel ciclo litico ma, in questo caso, i fagi NON

distruggono IMMEDIATAMENTE il batterio.

1. Il DNA virale penetra all’interno della cellula batterica.

2. Abbiamo la ricombinazione genica, dove il DNA del fago si INTEGRA col DNA batterico.

3. Il batterio NON si accorge di avere un DNA misto e, di conseguenza, si duplica ma così

facendo duplica anche il DNA virale.

LA GENETICA BATTERICA.

Come si studiano i batteri in laboratorio?

Si studiano prevalentemente i batteri

visto che essi hanno una composizione

genetica molto più semplice degli

eucarioti e hanno una riproduzione circa

ogni 20 minuti.

Vengono messi in sospensione su una

capsula Petri con gel di agar (un terreno

solido o piuttosto denso):

1. Vengono lasciati incubati per 1-2 giorni

2. Vediamo che compaiono delle piastre

(delle macchie bianche), ossia tantissimi



batteri uniti assieme a seconda del

terreno in cui essi vengono incubati (se

solido o liquido), i batteri avranno una

crescita maggiore o minore per via dello

stato del terreno di incubazione : se liquido, il terreno diventa torbido ed è più facile che essi

prolifichino

I batteri sono organismi aploidi.

I batteri sono formati da un unico DNA circolare a solo filamento: sono degli organismi che

subiscono, sì, delle mutazioni ma, a differenza degli eucarioti (dove una mutazione avviene in 1

solo allele, mentre l’altro rimane sano), la mutazione colpisce l’UNICO allele e il batterio rischia di

morire.

Negli esseri più complessi abbiamo la riproduzione sessuata (avendo, di conseguenza, una

variabilità genetica MOLTO ALTA), nei procarioti abbiamo, invece, la riproduzione binaria: la

variabilità genetica è data per scambio orizzontale, attraverso 3 processi:

1. Trasformazione :

• Griffith (1892) intuì che si fosse un “principio trasformante”, un qualcosa che faceva sì che un

batterio acquisisse un CERTO carattere.

• Avery e McLeod (1930 circa) scoprirono, tramite l’esperimento sui topi, che il principio

trasformante è dato dal DNA.

2. Congiunzione :

per “coniugare” si indica, in genetica, quel processo attraverso il quale due cellule (procariotiche)

possono scambiarsi del materiale.

Abbiamo un batterio donatore (con moltissimi flagelli) e un flagello ricevente, che ha il genoma del

 +

plasmide, dandogli il pilo sessuale la cellula donatrice viene chiamata “cellula F ”, la quale, -

avendo il gene del plasmide, possiede il pilo; la cellula ricevente viene chiamata anche “cellula F ”

in quanto NON possiede tale gene e, di conseguenza, non possiede il pilo sessuale.

Quando la cellula donatrice lisa, il DNA si frammenta: i diversi geni si possono trovare SEPARATI

+

oppure possono essere contenuti PIU’ geni in un unico frammento di DNA (come nel caso di a e

+

b ).

Nello schema qui riportato:

 – + - + -

Nella figura B : la cellula F riceve il gene b e avrà il genotipo a , b , c .

 + -

Nella figura C : la cellula F dona una porzione del plasmide alla cellula F , indicando il punto



esatto dove il filamento genetico deve passare, attraverso l’estremità 5’ nessuno dei due

genomi del plasmide più rimanere a singolo filamento, ecco che avviene 

CONTEMPORANEAMENTE la duplicazione (avendo, di nuovo, un doppio filamento) anche la

+

cellula ricevente, adesso, diventa una cellula donatrice F .

 

–

Nella figura D : il batterio F riceve il singolo filamento … AUDIO LEZIONE tramite il “circolo

–

rotante”, la cellula F acquisisce il filamento singolo, attuando la duplicazione.



Per quella che viene chiamata “omologia”, si ha lo scambio del plasmide, venendo integrata

all’interno del cromosoma della cellula, chiamata, adesso, “cellula Hfr” (Alta frequenza di

replicazione).