1. Genetica dei microrganismi

2. Un virus è fondamentalmente un aggregato di molecole organiche, costituito da una molecola di acido nucleico DNA o RNA, racchiusa in un involucro detto capside, formato da proteine. I Virus Non sono organismi completamente indipendenti, perchè per funzionare e moltiplicarsi devono sfruttare gli apparati biosintetici delle cellule.

3. Alcuni virus, dopo essersi legati ai recettori, entrano interamente nelle cellule, altri iniettano semplicemente il proprio acido nucleico mentre il capside rimane ancorato alla superficie cellulare. Infezione della cellula ospite e moltiplicazione dei virus I virus sono altamente specifici, infettano solo le cellule che possiedono sulla superficie determinati recettori

4. Deve replicare il proprio genoma, produrre i suoi elementi costitutivi, autoassemblarsi. Il meccanismo di replicazione del genoma dipende dal tipo di acido nucleico posseduto dal virus. Cosa deve fare il virus una volta entrato nella cellula?

5. Virus a DNA il DNA virale viene duplicato normalmente, la trascrizione verrà effettuata dall’apparato della cellula (RNA polimerasi t-RNA aminoacidi etc tutto della cellula) sulla base del DNA virale

6. Virus a RNA: la situazione è più complessa, alcuni virus contengono oltre al filamento di RNA anche un enzima la RNA replicasi che duplica l’RNA. Nei Retrovirus un enzima, la trascrittasi inversa * , sintetizza un solo filamento di DNA, (cDNA), dall’RNA virale La trascrittasi inversa è contenuta nel capside e penetra nella cellula assieme all’acido nucleico *(perchè procede nella direzione inversa, RNA  DNA, a quella della normale trascrizione, DNA  RNA)

7. La trascrittasi inversa sintetizza il monofilamento di cDNA all’interno della cellula, successivamente questo filamento di cDNA fa da stampo per la sintesi di un filamento di DNA complementare, formando una doppia elica di cDNA. Questa doppia elica si integra nel genoma della cellula ospite e viene trascritta sia in m-RNA che in molecole di RNA virale che formeranno il genoma di nuovi virus

8. alla codificazione degli enzimi necessari per replicare il genoma virale stesso, per sintetizzare i costituenti del capside e gli enzimi necessari all’uscita delle nuove particelle virali dalla cellula ospite. I costituenti virali si autoassemblano, le proteine del capside si associano spontaneamente a costituire l’involucro esterno del virus, racchiudendo all’interno enzimi e genoma Poiché lo spazio all’interno del capside è limitato il genoma virale contiene solo i geni essenziali

9. I virus completi possono uscire massicciamente dalla cellula, distruggendola, oppure possono essere espulsi gradualmente con un processo di Esocitosi, senza uccidere la cellula ospite. Proteine del capside Genoma virale Proteine transmembrana del rivestimento virale Gemmazione di nuovi virus Assemblaggio del capside attorno al genoma

10. Alcuni batteriofagi (virus che infettano i batteri) dopo essere penetrati nella cellula ospite possono seguire due tipi di ciclo vitale: Ciclo Lisogeno, Ciclo Litico

11. Il ciclo litico è il normale ciclo riproduttivo virale, porta alla lisi della cellula batterica ed alla liberazione di nuove particelle virali Genoma batterico Batterio Fago Infezione Genoma virale all’interno del batterio Replicazione del genoma virale e delle proteine virali Assemblaggio dei Fagi Uscita dei Fagi e Lisi cellulare

12. Il ciclo lisogenico: il batteriofago integra il suo genoma in quello della cellula ospite. Il DNA fagico si replica assieme a quello batterico, e, sempre rimanendo integrato ad esso, si diffonde in modo silente. Il virus non interferisce in alcun modo col ciclo vitale del batterio, la forma del virus integrata nel genoma batterico è detta Profago. I batteri che portano il virus integrato nel proprio DNA sono detti batteri lisogeni. Il profago può rimanere integrato nel DNA batterico per molto tempo, fino a quando un evento esterno, come raggi UV o sostanze mutagene, ne inducono la escissione dal genoma batterico e l’entrata nel ciclo litico.

13. Batterio Genoma batterico Fago Infezione Genoma virale nella cellula batterica Integrazione del genoma virale in quello batterico Diffusione del genoma virale integrato in quello batterico Diffusione del genoma virale integrato in quello batterico

14. Virus degli Eucarioti Anche alcuni virus eucariotici possono integrarsi nel genoma della cellula ospite, la forma del virus integrata è detta provirus. Possono diventare provirus virus a DNA e virus a RNA che hanno prodotto un cDNA in grado di integrarsi. Anche in questo caso possiamo trovare cicli litici e lisogeni, inoltre il provirus, inserendosi nel genoma, può provocare mutazioni. Il virus dell’HIV, responsabile dell’AIDS, è un virus a RNA.

15. Genetica batterica I batteri si dividono per scissione binaria. Un batterio, dopo aver duplicato il suo patrimonio genetico, si divide in due cellule figlie. Questo meccanismo di divisione non richiede la fusione di due cellule genitori per la creazione di una cellula figlia non c’è quindi mescolamento di genomi diversi, è una semplice scissione binaria asessuata.

16. La Trasformazione : si ha trasformazione quando un frammento di DNA di un batterio A viene assorbito da un altro batterio B e si integra nel genoma di quest’ultimo, rendendo il batterio B geneticamente diverso rispetto a prima. Tuttavia anche nei batteri esistono meccanismi che permettono di scambiare una certa quantità di geni, aumentando la variabilità genetica della popolazione. Questi meccanismi sono 3: la Trasformazione, la Trasduzione, la Coniugazione.

17. Trasduzione : si ha traduzione quando pezzi di DNA batterico vengono incorporati nel capside del fago in via di assemblaggio e iniettati in altri batteri contestualmente al DNA fagico. Esistono 2 tipi di traduzione, generalizzata e specializzata. Traduzione generalizzata : il pezzo di DNA incorporato nel capside fagico è un pezzo qualsiasi del genoma batterico.

18. Traduzione specializzata: il pezzo di DNA incorporato nel capside fagico è un tratto di DNA batterico adiacente al punto in cui si è inserito il DNA fagico (profago). Quando il DNA del profago si escinde da quello batterico, l’escissione può non essere perfetta, il DNA del profago può portarsi dietro anche un pezzo di DNA batterico.

19. I plasmidi: - contengono pochi geni , utili ma non indispensabili, alla vita del batterio (come geni per la resistenza agli antibiotici). - si duplicano autonomamente rispetto al cromosoma batterico ed alcuni di essi possono integrarsi nel cromosoma batterico. - possono essere trasferiti da una cellula batterica all’altra. Plasmidi e Coniugazione Molti batteri, oltre al DNA cromosomico, hanno un altro tipo di piccole molecole di DNA circolare, i Plasmidi

20. Tra i tipi di plasmidi oggi noti ci sono: - i plasmidi R , che portano geni che conferiscono resistenza agli antibiotici - il plasmide F , plasmide della fertilità nel batterio Escherichia coli. Il plasmide F è coinvolto in un processo detto Coniugazione

21. si forma un ponte citoplasmatico tra 2 batteri, quello che porta il plasmide F ed è definito batterio F + , e quello che non possiede questo plasmide, batterio F - Durante la coniugazione il plasmide F, dopo essersi duplicato, passa attraverso un ponte citoplasmatico dalla cellula F + alla cellula F - , trasformandola in F + . Coniugazione

22. F F F F Batterio F+ Il batterio duplica il plasmide F e si Coniuga con un batterio F- Batterio F- Trasformandolo in batterio F+

23. Il plasmide F può anche integrarsi nel cromosoma batterico, il batterio in cui si verifica questa integrazione è detto batterio Hfr F Batterio F+ Batterio Hfr a b c F Nel batterio Hfr sono stati evidenziati 3 geni a, b e c

24. Anche i batteri Hfr vanno in contro a coniugazione, avendo il plasmide F integrato nel cromosoma, oltre a trasferire il plasmide trasferiscono anche qualche gene batterico contiguo all’inserzione del plasmide. Anche i plasmidi R possono essere trasferiti da cellula a cellula nei processi di coniugazione, oppure possono entrare nella cellula anche attraverso il proceso di trasformazione Batterio Hfr a b c F Batterio F- A B C a B C F