Prima unità di Biologia (semestre filtro)

AIDS.

Prendiamo come esempio il ciclo dell’HIV

I recettori (proteine) CD4 legano con il virus HIV-1 diventando un virus nudo lasciando

glicoproteine nella membrana della cellula ospite.

Il capside viene rimosso dagli enzimi e la trascrittasi inversa catalizza la sintesi di DNA a

singolo filamento complementare all'RNA virale.

Il filamento di DNA funziona da stampo per la sintesi di un filamento complementare,

originando un DNA a doppio filamento. 9

Biologia (6 CFU)

Il DNA a doppio filamento è trasferito nel nucleo, dove l'enzima integrasi lo inserisce nel

cromosoma cellulare e se attivato, il DNA virale utilizza gli enzimi cellulari per sintetizzare

RNA virale.

L'RNA virale abbandona il nucleo, vengono sintetizzate le proteine virali sui ribosomi ospiti e

il virus si autoassembla.

Il virus gemma dalla cellula ospite, utilizzando la membrana plasmatica per formare

l’involucro.

→ Ciclo litico e lisogenico di un virus batterico (particolare)

I batteri possono essere infettati dai batteriofagi dove il virus si attacca grazie alle spine virali

alla cellula batterica (attacco) e inietta il proprio DNA fagico dove può riprodurre tutti i virioni

(penetrazione).

Dalla cellula ospite si formano tante proteine capsidiche (replicazione) che per lisi rilascia

tutte le particelle virali e il capside → ciclo litico.

Ma i batteriofagi possono anche iniettare una porzione virale nel batterio che poi rimane lì e

il genoma virale si unisce a quello batterico e non vengono prodotti virioni → ciclo lisogenico.

Il ciclo lisogenico se incontra certi stimoli può passare al ciclo litico.

→ Virus oncogeni

I virus oncogeni fanno parte di un piccolo sottogruppo di virus classificati in base alla natura

degli acidi nucleici che possiedono la capacità di trasformare le cellule normali. 10

Biologia (6 CFU)

Con il termine trasformazione si indicano le modificazioni cui vanno incontro le cellule ad

opera di virus oncogeni: le cellule perdono la normale capacità replicativa, la regolare

morfologia, possono acquisire anomalie cromosomiche.

La vaccinazione contro certi di virus oncogeni (HPV e HBV) ed il trattamento delle infezioni

virali, sono strategie preventive e terapeutiche fondamentali per ridurre il rischio di

sviluppare tumori di origine virale

LA CELLULA PROCARIOTICA (1.3)

→ Cenni sulla cellula procariotica

Il primo che osservò le cellule procariotiche fu Anton Van Leeuwenhoek che studiò dei

batteri mentre osservava una goccia di acqua di lago con una lente di vetro.

I procarioti sono cellule prive di nucleo e al suo posto hanno una zona citoplasmatica dove è

concentrato il materiale genetico chiamato nucleoide.

Sono esseri unicellulari anche se a volte si possono presentare come aggregati (es:

stafilococchi). 11

Biologia (6 CFU)

Contengono il citoplasma che è una matrice semifluida con granulosità variabile dove sono

contenuti ribosomi, plasmidi e le altre strutture della cellula procariote.

Importante è però ricordare che essa all’interno del citoplasma non contiene organuli come

invece fa la cellula eucariotica.

I procarioti proprio in quanto non contengono organuli sono di dimensioni ridotte che variano

da 0,2 μm a 30 μm e possono avere forme diverse:

●​ sferica

●​ bastoncelli

●​ spirale (elicoidale)

Alcuni batteri hanno all’interno del citoplasma un'ulteriore molecola di DNA chiamata

plasmide (conferisce resistenza antibiotica al batterio) e che hanno la capacità di replicarsi in

maniera autonoma.

I plasmidi hanno dimensioni inferiori rispetto al DNA principale.

Molti hanno anche una parete cellulare, una grande capacità di adattamento e grande

velocità di riproduzione.

Inoltre alcuni hanno addirittura una capsula.

Alcuni procarioti possono essere:

●​ Aerobi → vivono in presenza di ossigeno

●​ Anaerobi → vivono in assenza di ossigeno

La maggior parte dei batteri contengono meno geni rispetto alla cellula umana (eucarioti) e

hanno un ruolo fondamentale in ecologia e tecnologia in quanto sono in grado di fissare

l’azoto.

Significa che sono in grado di rendere disponibile l’azoto che servirà per tutti i processi che

vengono sulla terra.

Le cellule procariotiche possono essere raggruppate:

●​ in coppie → diplococchi

●​ in lunghe catene → streptococchi

●​ in aggregati irregolari simili a grappoli d’uva → stafilococchi (infezione abbastanza

aggressiva).

→ replicazione dei procarioti

I procarioti si replicano attraverso un processo definito scissione binaria che genera due

figlie identiche.

E’ una replicazione più semplice e più veloce infatti un giro di replicazione impiega solo 20

minuti.

Come abbiamo detto prima, oltre al genoma principale, alcuni batteri e archeobatteri hanno i

plasmidi che possono replicarsi indipendentemente dal DNA genomico e sono molto

importanti perché forniscono resistenza agli antibiotici.

In aggiunta molti batteri formano un biofilm che è una sostanza viscosa polisaccaridica

appiccicosa che protegge ulteriormente le cellule. 12

Biologia (6 CFU)

Questo biofilm ha uno spessore che può raggiungere i 200 micrometri e lo possiamo trovare

sulla placca dentale, sui cateteri, lenti a contatto e protesi articolari.

​

→ La capsula

Alcuni procarioti hanno in superficie un ulteriore strato che si chiama capsula: uno strato

gelatinoso fatto da polisaccaridi o proteine che proteggono la cellula dalla fagocitosi da parte

dei globuli bianchi.

Questi batteri usano la capsula anche per attaccarsi alle superfici come pietre, piante, denti,

ecc e quando hanno questa capsula, sono molto più resistenti e forti.

→ I flagelli

La maggior parte dei batteri si muove grazie alla presenza di flagelli che sono delle

estroflessioni che protrudono dalla superficie cellulare dei procarioti fino a 12 um circa.

Sono costituiti da una proteina che si chiama flagellina.

Ogni flagello batterico è formato da:

●​ Corpo basale formato da piastre (motore)

●​ Uncino

●​ Filamento singolo del flagello

→ Pili o fimbrie

Sono strutture che si trovano sulla superficie del batterio e consentono ad esso di aderire

alle altre superfici e tra loro.

I pili sono più lunghi delle fimbrie e sono fatti di filamenti proteici chiamati “pilina”.

I pili possono essere di tipo:

●​ Cavo → es: il pilo coniugativo o sessuale perché permette il passaggio di DNA da

una cellula ad un’altra.

●​ Non cavo → permettono l’ancoraggio a substrati nutritivi

→ Batteri gram positivi (+) e negativi (-)

I batteri si differenziano a seconda della parete che possiedono.

La parete dei procarioti è costituita da peptidoglicano che è una molecola formata da

zuccheri e amminoacidi ( componente zuccherina consiste in residui alternati di N-

acetilglucosamina (NAG) e acido N- acetilmuramico (NAM)).

Nel 1888 il medico danese Christian Gram mise a punto la colorazione di Gram per rilevare i

batteri.

La colorazione di Gram è un metodo di classificazione batterica tradizionale basato sulle

differenze della struttura della parete cellulare batterica.

I batteri che possiedono una parete sottile non

rimangono colorati con il colorante e al microscopio

appaiono di colore rosa (Gram -) mentre altri hanno

una parete di peptidoglicano spessa e rimangono

colorati con il colorante violetto di genziana (Gram +).

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Biologia (6 CFU)

→ Gli eubatteri e gli archeobatteri

●​ Bacteria → Sono i procarioti più numerosi e più diversificati (es batteri, micoplasmi,

cianobatteri).

●​ Archea → Sono i procarioti più antichi (batteri primitivi) e riescono a vivere in

ambienti estremi ( estremofili), esempio in acque estremamente salate (alofili).

→ I micoplasmi

I micoplasmi sono piccoli batteri privi di parete cellulare, vivono nel terreno e nelle acque di

scarico ma alcune specie vivono nelle mucose umane causando infezioni delle vie

respiratorie e dell’apparato urogenitale.

→ Procarioti non patogeni ma utili

Esistono alcuni batteri utili come ad esempio quelli che vivono nell’intestino e partecipano

alla digestione del cibo fornendo vitamine.

Altri sono in grado di decomporre sostanze inquinanti infatti vengono utilizzati come

biorisanamento per eliminare petrolio, benzina e altre sostanze inquinanti per l’ambiente.

Sono inoltre in grado di scindere molecole organiche in molecole + semplici utili a piante e

animali con funzione di decompositori.

Altre funzioni:

●​ Utilizzati per la fissazione dell’azoto

●​ Usati per produrre antibiotici

●​ Usati in ambito alimentare

Tra i procarioti anche gli archeobatteri (resistono a condizioni estreme) sono importanti

perché usati per ricavare enzimi che resistono ad alte temperature → chiamati estremofili.

Li classifichiamo in:

●​ Archea termofili estremi → vivono a temperature elevate come nelle sorgenti

vulcaniche e possono anche vivere a temperature molto basse come in antartide.

●​ Archea alofili estremi → vivono in condizioni molto salate

●​ Archea metanogeni → vivono senza ossigeno e producono metano trasformando H2

e CO2.

●​ Anaerobi → archea capaci di vivere senza ossigeno

→ Cenno sui meccanismi di trasferimento genico orizzontali

Questo procedimento contribuisce alla rapida riproduzione dei procarioti.

L'acquisizione di nuovo DNA e la ricombinazione genetica sono importanti per la variazione

genetica richiesta per la diversificazione e adattamento e la trasmissione di materiale

genetico può avvenire attraverso 3 meccanismi:

●​ Coniugazione batterica

●​ Trasformazione batterica

●​ Trasduzione batterica

Coniugazione batterica 14

Biologia (6 CFU)

Nella coniugazione batterica un batterio donatore trasferisce DNA plasmidico a un batterio

ricevente attraverso il pilo sessuale o coniugativo.

Trasformazione batterica

Nella trasformazione batterica un procariote prende il DNA esogeno dal suo ambiente e la

cellula ospite cambia parte del suo DNA con i seguenti omologhi del DNA esogeno e dà

luogo ad una cellula ricombinata.

Trasduzione batterica

La trasduzione batterica avviene quando un fago incorpora il DNA di un batterio o di un

archeobatterio e avviene il trasferimento del DNA alla cellula ospite batterica (è un nuovo

batterio). LA CELLULA EUCARIOTICA (1.4)

Gli eucarioti si sono formati circa 2 miliardi di anni fa quindi si sono sviluppati dopo i

procarioti.

Le cellule eucariotiche sono cellule più complesse rispetto alle cellule procariotiche e una

delle caratteristiche che la differenzia da quella procariotica è la presenza di nucleo.

Le cellule eucariotiche hanno u