Genetica batterica

Genetica batterica

Nella cellula batterica il DNA (bicatenario) si trova in:

• Il genoma batterico: cromosoma batterico circolare, contiene geni importanti per la sopravvivenza
• Plasmidi: contengono geni accessori (non essenziali per la sopravvivenza ma utili in determinate situazioni, ad esempio geni per l'antibiotico-resistenza, virulenza ecc)

I cambiamenti a cui il genoma va incontro avvengono attraverso due meccanismi:

1. Mutazione di forma circolare: si possono integrare nel cromosoma batterico
2. Trasferimento intercellulare di materiale genetico in singola copia o in più copie (nella stessa cellula batterica si possono avere anche plasmidi diversi)

Cellula batterica: divisione cellulare (scissione=fissione binaria)

Mutazione: cambiamento ereditabile della sequenza del DNA. Può avvenire per sostituzione, perdita,...

Integrazione o inversione di nucleotidi

Mutazione spontanea derivano da errori durante il processo di replicazione o di riparazione del DNA

Mutazione indotta provocata da agenti fisici (radiazioni UV, X) e chimici

Esempi di caratteri soggetti a mutazione:

• resistenza agli antibiotici
• resistenza alle radiazioni
• proprietà biochimiche
• mutazioni morfologiche

Coniugazione

Trasferimento intercellulare di materiale genetico

Può avvenire per con tre meccanismi diversi:

1. Trasformazione
2. Coniugazione
3. Trasduzione

1. Avviene soprattutto nei gram negativi

2. Necessità del contatto fisico fra due cellule batteriche

3. Passano da una cellula ad un'altra dei plasmidi che possono anche veicolare il passaggio di geni cromosomici

Esempi di plasmidi che passano per coniugazione: F, R, Ent 1

Plasmide F integrato nel cromosoma batterico

Plasmide F (fertility) Trasferimento di caratteri cromosomici per coniugazione - in un incrocio Hfr x F (High frequency of recombination)

Trasferimento

del plasmide F per coniugazione+ -in un incrocio F x F Il plasmide F si inserisce nel cromosoma battericorottura linearizzazione passaggio di porzioni Plasmide F: molecola circolare di DNA autoreplicante di cromosoma attraverso il piloCodifica la sintesi di pili sessuali (pili F) di coniugazioneponte Il plasmide F è peculiare delle Enterobatteriaceae (il passaggiodel nuovo DNA passaggio attraverso il pilolinearizzazione può avvenire anche fra specie diverse) ed è deputatodel filamento complementaresintesi circolarizzazione soprattutto al trasferimento di caratteri cromosomiciPlasmidi R Plasmide EntNel genoma del plasmide R si possono distinguere due parti:le informazioni che servono per potersi trasferire1) Escherichia coliPuò essere presente in dove controllageni per la resistenza (singola o multipla) a vari antibiotici:2) la sintesi di una attiva sulla mucosa dell'intestinoenterotossinapenicilline, cefalosporine, aminoglucosidi, sulfamidici ecc.

tenue e la sintesi di pili per l'attacco alle cellule dell'intestino tenue

I plasmidi R si trovano in: Enterobacteriaceae, Pseudomonas, Vibrio, Neisseria, tutte le Staphylococcus, Streptococcus, Yersinia, Pasteurella, Haemophilus, Corynebacterium, Bacillus, Clostridium ecc

Batteriofagi: ciclo litico e ciclo lisogeno

Trasduzione Alcuni fagi possono instaurare con la cellula batterica : che porta alla distruzione della cellula un ciclo litico batterica (fagi virulenti)

Il DNA cromosomale batterico è trasferito da una cellula batterica ad un'altra ad opera di virus dei batteri (sinonimo: batteriofagi, fagi) un ciclo lisogeno in cui il fago si integra nel genoma batterico (fagi temperati).

Il profago può in seguito distaccarsi dal genoma batterico e dare origine ad un un ciclo litico generalizzata generalizzata

Trasduzione Trasduzione

La trasduzione generalizzata viene

operata da batteriofagi virulenti che sono capaci di infettare la cellula con produzione di una nuova progenie virale e conseguente lisi cellulare. Durante il ciclo litico le particelle fagiche neoprodotte possono incorporare frammenti di DNA batterico con formazione di particelle trasducenti. Queste particelle sono prive di DNA fagico (e quindi incapaci di condurre un ciclo litico) ma possono iniettare il DNA batterico trasdotto in altre cellule batteriche. Il DNA batterico trasdotto, se possiede regioni di omologia, può ricombinarsi con il DNA cromosomico della cellula ricevente.

Trasduzione specializzata: Ciclo lisogeno instaurano con la cellula batterica un ciclo I fagi temperati lisogeno in cui il fago si integra nel genoma batterico. Il fago integrato prende il nome di profago. In conseguenza di stimoli adeguati il profago può deintegrarsi dal genoma batterico e instaurare un ciclo litico. Il profago può deintegrarsi portandosi dietro

frammenti dicromosoma batterico contigui al punto di integrazione del fago. Una volta iniziato il ciclo litico può trasferire questi frammenti ad altri batteri: trasduzione specializzata.
Trasduzione
Molti plasmidi R vengono disseminati anche attraverso la trasduzione. Questa modalità di passaggio di materiale genetico è frequente nei gram positivi, come Staphylococcus aureus.
FARMACI ANTIBATTERICI
Scopo: Farmaci ad attività batteriostatica: provocano arresto della crescita batterica (moltiplicazione) ma non l'uccisione dei microrganismi; agire sulle cellule batteriche e non essere tossico per il macrorganismo.
Farmaci ad attività battericida: agire su strutture o su vie metaboliche non presenti sul macrorganismo e provocano la morte dei batteri.
FARMACI ANTIBATTERICI Principali meccanismi di azione degli antibiotici composti di sintesi
Chemioterapici:
1. Inibizione della sintesi della parete batterica
Antibiotici: sostanze prodotte da

funghi e da batteri 2. Danneggiamento delle membrane batteriche

Nota storica: 3. Inibizione duplicazione DNA batterico

PenicilliumFleming (1924) vide che alcune muffe (S. aureusnotatum) inibivano la crescita di penicillina

4. Inibizione sintesi RNA messaggero

Attualmente questa divisione non è così netta perché

5. Inibizione sintesi proteiche batteriche

molti antibiotici sono derivati di sintesi.

6. Inibizione metabolismo acido folico batterico

Pertanto, in questa lezione, chiameremo qualsiasi antibiotico farmaco ad azione antibatterica.

Farmaci Meccanismo di azione dei sulfamidici antibatterici: 2.Danno membrane: meccanismi polimixine di azione 3. Inib. duplic. DNA: chinoloni, novobiocina 1. Inibizione sintesi peptidoglicano: penicilline cefalosporine 4. Inibizione sintesi RNAm: rifamicine bacitracina Vancomicina ecc 5. Inibizione sintesi proteiche: cloramfenicolo, tetracicline, 6. Inibizione streptomicina ecc metabolismo acido folico: sulfamidici ecc 4