Procarioti - come sono fatti e come si riproducono

DOMINI DEI PROCARIOTI

I procarioti si classificano in due DOMINI: Archaea e Bacteria.

Il dominio degli Archaea comprende un gruppo di procarioti che producono gas metano a partire da semplici forme carboniose e due gruppi che vivono in ambienti estremi.

Di questo dominio fanno parte gli ARCHEOBATTERI (O ARCHEI), che possiedono certi aspetti più simili agli eucarioti che ai batteri. Sono anaerobi obbligati e vivono in habitat estremi.

• Termofili estremi: sono obbligati a temperature superiori a 55°C (45-110°C), a pH molto bassi (0.9,2.0).
• Metanogeni: producono metano per riduzione di CO2. Sono comunemente presenti nel tratto digerente dell'uomo e di altri animali.
• Alofili estremi: vivono in ambienti estremamente salati, come le acque saline del Mar Morto.

Non sono stati identificati archeobatteri patogeni.

Il dominio Bacteria comprende tutti gli altri procarioti.

I procarioti possono essere sia autotrofi sia eterotrofi.

La maggior parte dei procarioti...

è rappresentata da chemioeterotrofi. - Solo con l'avvento della microscopia elettronica negli anni '50 del secolo scorso, è stato possibile indagare la struttura della cellula procariote. 3 FORME PRINCIPALI DEI PROCARIOTI - SFERICA: conosciuti con il nome di COCCHI, possono essere raggruppati in colonie (diplococchi), in lunghe catene (streptococchi) o in aggregati irregolari simili a grappoli d'uva (stafilococchi). - BASTONCELLARE noti come BACILLI, possono apparire come singoli bastoncelli o come lunghe catene. - ELICOIDALE. Se l'elica è rigida, il procariote è chiamato SPIRILLO; se l'elica è flessibile, è detto SPIROCHETA. Uno spillo a forma di virgola è detto VIBRIONE. - STAFILOCOCCUS AUREUS: resiste agli antibiotici, perché ha un plasmide che gli dà questa caratteristica di resistenza: se prendo l'antibiotico aspecifico (quello che uccide tutti) l'antibiotico lascia vivo solo i batteri con ilplasmidee favorisco la proliferazione del batterio, se prendo antibiotico specifico ho più risultati METABOLISMO DEI BATTERI: - MUTUALISMO (ruminanti con i batteri dell'intestino) l'uno trae vantaggio dall'altro - COMMENSALISMO (batteri intestinali producono molte molecole che influenzano il sistema nervoso centrale) solo una specie trae vantaggio - PARASSITISMO (attinomiceti, mixobatteri) batteri che cercano di nutrirsi delle nostre cellule arrecando danni - I batteri possono essere: - PATOGENI OPPORTUNISTI (Clamidia, Salmonella) diventano patogeni solo in condizioni favorevoli - PATOGENI (C. botulinum, Antrace) - UTILI (fabbriche ideali) - USATI PER IL BIOTRATTAMENTO (acque nere, risanamento) MEMBRANA CELLULARE - La membrana cellulare si trova TRA la PARETE e il CITOPLASMA, ed è molto simile a quella delle cellule eucariotiche - È costituita da un doppio strato di fosfolipidico e, che rappresenta la struttura portante, tra le quali sono inserite delle molecole proteiche (esono importanti per il riconoscimento perché ci permettono di difenderci dal non Self), responsabili delle diverse funzioni della membrana: - enzimi catalizzatori - recettori di stimoli - proteine di trasporto di sostanze attraverso la membrana (come le acqueporine) La sua funzione: - selezionare la direzione e l'entità degli scambi con l'esterno - è legata anche alla divisione cellulare - è la sede degli enzimi del processo di respirazione PARETE CELLULARE - La parete cellulare ha la funzione di proteggere la cellula dalle variazioni osmotiche, di filtrare le macromolecole e di cooperare nella riproduzione. - La composizione del PEPTIDOGLICANO è fatta da un polimero di aminozuccheri + aminoacidi. - peptidoglicano = in base alla quantità abbiamo batteri gram+, gram- - Troviamo al suo interno anche le PORINE che regolano l'ingresso delle sostanze nella cellula, complessi molecolari di trasporto che pompano verso l'esterno eventuali sostanze nocive.

Anche molti COMPONENTIIMMUNOGENI (inducono la reazione immunitaria per eliminare i batteri)GRAM+ E GRAM-- Gram, inI batteri sono classificati sulla base della risposta alla colorazione diquanto questi batteri sono traslucidi al microscopio e per vederli megliovengono colorati- -Nella colorazione di Gram, le cellule vengono trattate, con una soluzione dicristal violetto e iodio e con una soluzione di colorante rosso, dopo unlavaggio con alcol:- i Gram positivi (+), con parete ricca di peptidoglicani, trattengono ilcolorante violetto;- i Gram negativi (-), con parete meno ricca di peptidoglicani ed una spessamembrana esterna, trattengono solo il colorante rosso.- La differenza tra batteri gram+.(sono quelli che creano la resistenzabatterica) e gram- (sono quelli che uccidono i batteri intestinali) è digrande importanza nel trattamento di alcune malattie. Ad esempio,l'antibiotico penicillina interferisce con la sintesi di peptidoglicano, rendendocosì fragile la parete cellulare.

Da non poter proteggere efficacemente la cellula.

CAPSULA BATTERICA

• Protezione che circonda la parete cellulare
• Costituita da polimeri polisaccaridici
• Presente solo in certi ceppi batterici
• La sua presenza può aumentare la patogenicità di determinati batteri in quanto si difendono con maggior efficacia e ostacola la fagocitosi da parte di macrofagi e neutrofili
• Es. Streptococcus pneumoniae: ceppo capsulato che causa polmonite batterica, quello non capsulato è innocuo.
• Questa capsula può servire anche per difendersi da improvvisi cambiamenti di temperatura (a troppo freddo o a troppo caldo) permettendo così al batterio di entrare in una fase di protezione finché le condizioni climatiche non tornano ottimali per lo svolgimento delle funzioni vitali e la riproduzione.

FLAGELLI

• La maggior parte dei batteri si muove grazie alla presenza di flagelli.
• La struttura dei flagelli dei procarioti differisce da quella dei flagelli presenti negli eucarioti.

I batteri si muovono verso il nutrimento, mentre si allontanano dalle sostanze chimiche dannose. Alcuni batteri si muovono anche l'un verso l'altro. - I flagelli sono strutture elicoidali cave costituite da subunità proteiche di flagellino. - Si aggancia a un motore "a protoni" che fa ruotare il flagello attorno al suo asse. - Il movimento avviene sfruttando il gradiente di concentrazione protonico attraverso la membrana: i protoni fluiscono dentro la cellula per gradiente di concentrazione (da maggiore a minore) e ciò provoca un cambiamento di conformazione. - La rotazione dei flagelli fa muovere il batterio attraverso un mezzo liquido alla velocità di 0.00017 km/h che corrisponde a 60 lunghezze cellulari/sec. Un ghepardo può correre a 110 km/h, che corrisponde circa a 25 lunghezze corpo/secondo. PILI - Filamenti proteici cavi - Contatto tra batteri per scambio di materiale genetico (coniugazione) - Adesione alle cellule ospite CITOPLASMA - Il citoplasma

È racchiuso dalla membrana cellulare e contiene quei pochi organuli della cellula immersi in una fase acquosa, di consistenza variabile, detta SOSTANZA FONDAMENTALE O CITOSOL.- Questa è composta al 80% da acqua e per il resto da macromolecole proteiche in vari stati di aggregazione, acidi nucleici, ioni, polisaccaridi di riserva, ribosomi e granuli; immersi in questa sostanza vi sono anche dei PLASMIDI ed il NUCLEOIDE.- Il citoplasma è, inoltre, la sede di importanti funzioni metaboliche cellulare quali la SINTESI PROTEICA e la GLICOLISI ANAEROBICA.- Alcune procarioti formano un CITOSCHELETRO importante per la divisione cellulare, in quanto forma un anello Z-ring che scompare quando si forma il setto divisorio. In alcune specie come le amebe serve al movimento (mentre negli eucarioti costituisce l'impalcatura proteica)

PLASMIDI- I plasmidi sono piccole molecole di DNA circolare a doppio filamento, presenti in natura nei batteri,- Capacità di auto replicazione,

per coniugazione si possono scambiare con altri batteri grazie ai pili. Favoriscono infatti la variabilità genetica. Questi elementi non sono essenziali per la vita del batterio, ma in particolari condizioni, gli possono conferire vantaggi selettivi (resistenza agli antibiotici creando canali per fare uscire l'antibiotico o bloccano la loro efficacia, luminescenza, etc.). Le dimensioni sono variabili da 2-3 gen. I plasmidi sono mezzi utilissimi nelle tecniche del DNA RICOMBINANTE. NUCLEOIDE Il nucleoide contiene il materiale genetico e può avere posizione centrale (nei Gram+) o periferica (nei Gram-). Contiene un solo cromosoma formato da DNA associato a poliammide, a enzimi e a proteine, che regolano l'RNA messaggero. RIBOSOMI (30s, 50s) I ribosomi sono strutture tondeggianti diffuse in tutto il citoplasma, ma in particolare dove gli enzimi sono più abbondanti. Sono formati da due unità che si associato durante la sintesi proteica. Entrambe le unità ribosomiali sono coinvolte nella traduzione dell'RNA messaggero in proteine.

Le unità sono costituite da RNA, quella più piccola solo di un tipo, quella più grande di due tipi. La loro funzione è intervenire nella costruzione delle proteine. I ribosomi sono PARTICELLE RIBONUCLEOPROTEICHE: rRNA+proteine. È indispensabile che l'informazione genetica si trasferisca dal nucleo al ribosoma. Tale trasferimento avviene grazie a una molecola di mRNA che funge da messaggero. Le informazioni contenute nel DNA vengono trascritte sotto forma di RNA. Il ribosoma ha come funzione essenziale quella di leggere il messaggio proveniente dal DNA e di tradurlo per formare la proteina.

ENDOSPORE- Quando l'ambiente di un batterio diventa sfavorevole, ad esempio molto secco, molte specie diventano dormienti. Alcune specie formano cellule dormienti estremamente durevoli, chiamate endospore. Dopo la formazione dell'endospora, la parete cellulare si rompe per liberare l'endospora. La formazione dell'endospora non rappresenta una

ne cellulare che della parete cellulare. Infine, la parete trasversale si completa e si formano due cellule batteriche separate. - GEMMAZIONE: si forma una protuberanza sulla superficie della cellula madre, chiamata gemma, che cresce e si sviluppa fino a diventare una cellula figlia indipendente dalla cellula madre. - CONIUGAZIONE: due cellule batteriche si uniscono tramite un ponte citoplasmatico chiamato pilo. Durante questo processo, avviene uno scambio di materiale genetico tra le due cellule, che può portare a una variazione genetica. - TRASFERIMENTO ORIZZONTALE DI GENI: i batteri possono acquisire materiale genetico da altre fonti, come plasmidi o frammenti di DNA, attraverso processi come la trasformazione, la trasduzione o la coniugazione. Queste sono solo alcune delle modalità di riproduzione batterica, che possono variare a seconda del tipo di batterio e delle condizioni ambientali.