Caratteristiche generali dei Procarioti

1. Procarioti

2. Procarioti
Il termine procariote deriva dal
greco antico “karyon”(nucleo) e
dal suffisso “pro”(prima).
I procarioti sono organismi
unicellulari molto semplici e privi
di nucleo.
Sono formati da cellule procariote
i batteri e le alghe azzurre che
costituiscono il regno biologico
delle monere.

3. I procarioti rappresentano i primi
organismi cellulari comparsi sulla Terra e
mostrano il minor livello di complessità tra
tutte le cellule dei viventi.
Le prime evidenze fossili della presenza dei
procarioti risalgono a 3,7 miliardi di anni fa,
appena 1 miliardo di anni dopo la
formazione del pianeta Terra, e si ipotizza
che siano originati a partire da protocellule,
ovvero una primitiva aggregazione
spontanea di diverse biomolecole presenti
nell’embrione.

4. Struttura della cellula
procariote

5. I procarioti costituiscono quasi il
50% della biomassa totale dei
viventi e hanno colonizzato ogni
angolo del pianeta Terra, in alcuni
casi adattandosi a sopravvivere in
condizioni estreme, come ad
esempio bocche vulcaniche dei
fondali oceanici, geyser, le saline e
ambienti fortemente acidi o basici.
Sono inoltre quasi sempre associati
ad organismi superiori come gli
animali e l’uomo sotto forma della
flora batterica (spesso benefica e
necessaria per l’organismo
ospitante) e possono essere talvolta
causa di patologie.

6. Archaea
Gli archei o archibatteri o archeobatteri sono
una suddivisione sistematica fondamentale, al
più basso livello, della vita cellulare. Più
precisamente e semplicemente, sono i procarioti
più antichi.
I procarioti si dividono in due regni
Bacteria
Il regno Bacteria, dei batteri o eubatteri,
comprende microrganismi unicellulari, procarioti,
in precedenza chiamati anche schizomiceti, di
dimensioni solitamente dell'ordine di pochi
micrometri.Secondo la tassonomia proposta da
Robert Whittaker nel 1969, assieme alle
cosiddette "alghe azzurre" o "cianoficee", oggi
più correttamente chiamate cianobatteri, i batteri
costituivano il regno delle monere.

7. Archaea
La filogenesi e la relazione evolutiva tra
archaea, batteri ed eucarioti rimane poco
chiara. A parte le differenze nella struttura
delle cellule, nelle funzioni molti fattori di tipo
genetico accomunano archaea ed eucarioti.
L'ipotesi principale è l'endosimbiosi, cioè che
l'antenato degli eucarioti si sia discostato
anticipatamente da archaea, e che gli
eucarioti originino attraverso la fusione di un
archaea e un eubacterio, divenendone il
nucleo e il citoplasma: questa spiegazione è
l'unica plausibile e considerata un fatto
verificato dalla comunità scientifica.

8. Possono considerarsi regno o dominio a seconda degli schemi
classificativi, ma mostrano strutture biochimiche tali da
considerarsi un ramo basilare, presto distaccatosi dalle altre
forme dei viventi.
Per una parte gli Archei mantengono le caratteristiche dei
procarioti, ossia :
-assenza di un nucleo distinto e di organuli citoplasmatici
rivestiti da membrane;
-presenza di un unico filamento di DNA;
-strutture più complesse rispetto alla cellula eucariote

9. Date le condizioni in cui si possono
sviluppare essi:
-Presentano una composizione biochimica
unica delle loro strutture di rivestimento
che conferisce loro una notevole
impermeabilità e li differenzia dai batteri e
dagli eucarioti
-Sono principalmente organismi in grado di
vivere in condizioni estreme

10. Tipi di ARCHAEA
Euryarchaeota :
sono i meglio conosciuti ed
includono i metano-produttori
e gli alofili (organismi che
vivono in presenza di grandi
quantità di sale)
Crenarchaeota :
comprendono i
microrganismi termofili
(amanti del caldo)
Korarchaeota :
di loro si conosce solo
il DNA, ma nessun
microrganismo è stato
isolato finora.

11. Sebbene siano presenti in ambienti più ospitali,
come il plancton, gli Archaea sono gli abitatori degli
ambienti più estremi ed inospitali della Terra.
I termofili possono svilupparsi a temperature ben
superiori ai 100°C
Gli psicrofili a quelli inferiori a -10°C
Gli acidofili e gli alcalini crescono rispettivamente in
ambienti estremamente acidi o alcalini
Gli alofili prediligono ambienti ad elevatissima
salinità
La maggioranza degli archaea che vivono in condizioni di
stress ambientale moderato hanno membrane cellulari
formate da Glicerol di eteri, mentre quelli che sono
esposti alle più estreme presentano di preferenza glicerol-
tetra-eteri.

12. Bacteria
Il regno Bacteria, dei batteri o
eubatteri, comprende
microrganismi unicellulari,
procarioti, in precedenza
chiamati anche schizomiceti, di
dimensioni solitamente
dell'ordine di pochi micrometri.

13. Fra loro si distinguono per forma in:
Bacilli:
a forma di bastoncino;
Cocchi:
sferici;
Vibrioni:
a virgola;
Spirilli:
a spirale
Spirochete:
con più curve

14. Un'altra importante suddivisione è quella che li
raggruppa secondo l'optimum di temperatura alla quale
possono crescere.
Per questa suddivisione si hanno, tre sottoclassi:
Batteri criofili o psicrofili
in grado di crescere e di moltiplicarsi a
temperature comprese tra 0 e 20 °C.
Batteri mesofili
la cui temperatura ottimale di crescita
si aggira attorno ai 25-45 °C.
Batteri termofili
vivono e si moltiplicano a
temperature relativamente elevate,
ovvero oltre i 45 °C e fino ai 122 °C.

15. Una classificazione è basata sulla loro relazione rispetto
a un organismo:
-Batteri commensali (simbionti), batteri che sono
normalmente presenti sulla superficie di un determinato
tessuto, senza causare malattia e/o possono svolgere
funzioni che possono essere utili all'organo stesso.
-Batteri patogeni, batteri la cui presenza indica patologia
e infezione
-Patogeni facoltativi, non causano sempre malattia,
dipende dall'individuo e dalla loro concentrazione
-Patogeni obbligati, causano in modo indipendente un
processo morboso

16. Salmonella
La Salmonella è un batterio, appartenente alla
famiglia delle Enterobacteriaceae, che
rappresenta, insieme a Campylobacter, la
principale causa di malattia per l’uomo
trasmessa da alimenti contaminati (carne, uova e
latte consumati crudi o non pastorizzati) e da
acque non potabili. Il principale serbatoio
dell’infezione è l’apparato gastrointestinale di
vari animali e dell’uomo.
La gravità dei sintomi varia dai semplici disturbi
del tratto gastrointestinale (febbre, dolore
addominale, nausea, vomito e diarrea) fino a
forme cliniche più gravi (ad esempio, batteriemie
o infezioni a carico di polmoni e meningi) che si
verificano soprattutto in soggetti fragili (anziani,
bambini e soggetti con deficit a carico del
sistema immunitario).

17. Come si riproducono i procarioti?
La divisione cellulare nei procarioti è piuttosto
semplice.
I procarioti si dividono per scissione binaria,
un processo mediante il quale la cellula si
scinde in due parti, distribuendo i materiali e il
macchinario molecolare più o meno
equamente alle due cellule figlie.
Una nuova cellula figlia comincia una vita
indipendente subito dopo la divisione cellulare
e la velocità di crescita della cellula
individuale dipende dalle condizioni di
alimentazione e dalla temperatura.
In un terreno nutritivo con glucosio come
fonte di carbonio ed energia, una cellula a
37°C raddoppia di dimensioni e si divide circa
ogni 40 minuti

18. La duplicazione del DNA può essere divisa in 3 fasi:
Duplicazione del DNA Segregazione del DNA Citodieresi

19. Duplicazione del DNA
I batteri possiedono una solo molecola
di DNA legata a proteine che
costituisce un cromosoma circolare.
Per trovare posto dentro la cellula, la
molecola di DNA deve compattarsi
altrimenti sarebbe troppo lunga.
Nel cromosoma procariotico sono
presenti 2 zone che all’interno della
riproduzione svolgono una funzione :
ori che costituisce il punto in cui inizia
la duplicazione e ter, ovvero il punto in
cui termina.

20. Segregazione del DNA
Durante la duplicazione, le due
molecole di DNA in formazione si
spostano verso le estremità della
cellula.
Fondamentali per la segregazione sono
delle proteine che si legano al DNA,
questo è un processo attivo, dato che le
proteine idrolizzano ATP per avere
energia.

21. Citodieresi
E’ la separazione delle cellule figlie.
Il primo evento nella citodieresi è un
restringimento della membrana
plasmatica che forma un anello.
Questo anello è formato con delle fibre
composte da una proteina.
Mentre l’anello si stringe, sulla parete
cellulare si deposita nuovo materiale,
così da dividere completamente le due
cellule.

22. Evoluzione della cellula procariotica in
eucariotica
Il passaggio dai procarioti agli eucarioti avvenne probabilmente grazie a tre diversi
tipi di batteri che misero in comune le loro abilità iniziando a vivere in simbiosi.
I principali tipi di batteri che vivevano sulla Terra prima della comparsa della
cellula eucariotica erano i batteri aerobi, quelli anaerobi e i cianobatteri.
I batteri aerobi erano capaci di determinare l'ossidazione delle sostanze nutritive con
un elevato rendimento energetico, utilizzando l'ossigeno (O2).
I batteri anaerobi potevano operare la fermentazione di sostanze organiche con una
resa energetica molto più bassa
I cianobatteri potevano invece sfruttare la luce del sole per promuovere il
metabolismo cellulare e costruire da soli sostanze organiche complesse e ricche di
energia a partire da anidride carbonica (CO2) e acqua (H20).

23. L'ipotesi più accreditata propone che la prima cellula
eucariotica si sia formata quando numerosi piccoli batteri
a respirazione aerobia comparsi da poco sulla Terra
penetrarono in un batterio anaerobio più grande
instaurando un rapporto di simbiosi.
Entrambi i microrganismi avrebbero ricavato vantaggi da
questa associazione: i batteri aerobi si sarebbero trovati in
un ambiente protetto e ricco di sostanze nutritive, i batteri
anaerobi avrebbero acquisito la capacità di utilizzare
l'ossigeno divenendo metabolicamente più attivi.
Dato il continuo aumento di ossigeno nell'atmosfera, la
selezione naturale avrebbe favorito tale simbiosi portando
alla formazione di una cellula eucariotica primordiale
simile a un ameba.
In questa cellula i batteri aerobi ospiti, ereditati al
momento della divisione cellulare divennero i primi
mitocondri.

24. Un secondo gruppo di simbionti, batteri a forma di
flagelli simili alle moderne spirochete, si attaccarono
alla sua superficie dotandola della capacità di spostarsi
volontariamente nell'ambiente e dando vita a un
"ameboflagellato" ancestrale, diretto antenato dei
Funghi e degli Animali.
Alcune di queste primitive cellule eucariotiche
acquisirono un altro simbionte capace di effettuare la
fotosintesi, un cianobatterio. Quando tali simbionti
cominciarono a essere ereditati al momento della
divisione cellulare, alla stessa stregua dei mitocondri,
divennero degli organuli cellulari i cloroplasti. Furono
queste cellule equipaggiate di cloroplasti a dare origine
al Regno delle Piante.