La scambio di materiale genetico nei batteri

1. La scambio di materiale genetico nei batteri

2. Meccanismi di scambio genico nei batteri • Coniugazione: • una cellula donatrice (maschile) trasferisce materiale genetico ad una cellula ricevente (femminile); • é necessario un contatto diretto tra le cellule; • può avvenire anche tra batteri non appartenenti alla stessa specie.

3. Meccanismi di scambio genico nei batteri • Trasformazione: • una cellula ricevente “competente” acquisisce materiale genetico dall’ambiente; • le cellule possono essere “naturalmente competenti” o possono essere rese competenti da specifici trattamenti in laboratorio.

4. Meccanismi di scambio genico nei batteri • Trasduzione: • il trasferimento di DNA da una cellula donatrice ad una ricevente é mediato da un batteriofago che agisce da vettore; • se il virus può indurre il trasferimento di un qualsiasi frammento di cromosoma della cellula donatrice si parla di “trasduzione generalizzata”; • se il virus può indurre il trasferimento di solo uno specifico frammento di cromosoma della cellula donatrice si parla di “trasduzione specializzata”.

6. Omologia: integrazione DNA esogeno persiste e si replica: si produce un clone di cellule “diploidi parziali”

7. DNA esogeno persiste e non si replica: si produce una sola cellula “diploide parziale”

8. DNA esogeno viene degradato dall’ospite (restrizione d’ospite)

10. La coniugazione Ceppi auxotrofi: mutanti che hanno sviluppato una determinata esigenza nutrizionale (hanno perso la capacità di sintetizzarla) Ceppi prototrofi: ceppo parentale selvatico da cui deriva l’auxotrofo (non richiede quella determinata sostanza per crescere)

12. Sintesi del pilus, coniugazione Origine di trasferimento replicazione plasmide Cellule F+ (che contengono un plasmide detto Fattore F)

13. Trasferimento di un singolo flamento del fattore F

14. Durante il trasferimento si ha la sintesi dei filamenti complementari (nel donatore e nel recipiente)

17. F+ F- F+ F+

18. Cellule F+ (che contengono un plasmide detto Fattore F)

21. Hfr F- Hfr F- Il trasferimento avviene sempre a partire da oriT

27. Figura 10.24 La coniugazione F′. (a) A causa di un errore di escissione, il gene A di una cellula Hfr viene escisso assieme al fattore F al quale è fisicamente legato. (b) Il gene A è quindi trasferito a un ricevente nel corso della coniugazione.

29. La trasformazione

30. Streptococcus pneumoniae lisci (capsulati) = virulenti Streptococcus pneumoniae lisci (capsulati) = virulenti UCCISI AL CALORE Streptococcus pneumoniae rugosi (non capsulati) = non virulenti + Streptococcus pneumoniae rugosi (non capsulati) = non virulenti Esperimento di Griffith (1° dimostrazione della trasformazione) Esperimento di Avery (1944) spiegazione molecolare

34. trasformazione con DNA plasmidico (TRASFORMAZIONE ARTIFICIALE): • trattamento con CaCl2 • elettroporazione

35. trasformazione con DNA cromosomale (Gram-positivi) SPECIE NATURALMENTE COMPETENTI (es. Bacillus, S. pneumoniae) Sintesi e secrezione del “fattore di competenza” (fine fase esponenziale) 2) Sintesi di 8-10 proteine per l’acquisizione di DNA: recettore DNA, nucleasi (DNA ss), integrazione)

36. trasformazione con DNA cromosomale (Gram-negativi, es. H. influenzae) DNA da specie strettmente correlate Formazione di vescicole della membrana che legano il DNA ds Riconoscimento di una sequenza specifica di 11 basi (ripetuta circa 1500 volte nel genoma di H. influenzae)

38. La trasduzione

39. CARATTERISTICHE GENERALI DEI VIRUS • ORGANIZZAZIONE NON CELLULARE • MOLTIPLICAZIONE • PRESENZA DI UN UNICO TIPO DI ACIDO NUCLEICO • ASSENZA DI METABOLISMO PROPRIO MOLTIPLICAZIONE VIRALE Il genoma virale contiene le informazioni per la sintesi dei componenti virali e l’assemblaggio di nuovi virus Utilizza gli enzimi cellulari per la duplicazione, trascrizione e traduzione del suo genoma

42. La TRASDUZIONE GENERALIZZATA si verifica nel corso di un ciclo litico Lisogenia: il genoma virale è “silente” e si replica insieme a quello dell’ospite senza formare nuovi virus e uccidere la cellula. Si ottiene una progenie di cellule infette FAGI TEMPERATI:in grado di effettuare lisogenia. A volte il genoma virale si integra nel cromosoma batterico

43. INFEZIONE LISOGENICA INFEZIONE LITICA

44. INDUZIONE DEL CICLO LITICO: escissione del profago Escissione errata: formazione della particella trasducente Escissione corretta

47. elementi genetici mobili

50. Mutazioni ed agenti mutageni Mutazioni : alterazioni stabile ed ereditaria del carico del materiale genetico a cui può corrispondere un'alterazione fenotipica Una mutazione è osservabile solo se determina un cambiamento fenotipico. Una mutazione che non determina un cambiamento fenotipico si dice SILENTE Mutazioni letali : causano morte dell'organismo che l'esprime; possono essere studiate solo se recessive in organismi diploidi Mutazioni condizionali: mutazioni che mostrano un fenotipo solo in particolari condizioni (ts) Mutanti auxotrofi : organismi mutanti incapaci di crescere su terreno minimo