1. Genetica batterica e virale

2. Genetica batterica
I batteri si riproducono per scissione binaria, un tipo di
riproduzione asessuata che dà
origine a cellule figlie
geneticamente identiche a quella di
partenza
Nel passaggio da una
generazione all’altra non si ha
rimescolamento genico

3. Nei batteri il trasferimento di geni può avvenire
attraverso cinque processi:
• trasferimento diretto di DNA da un batterio all’altro mediante
plasmidi
Coniugazione:
• mediante cui una cellula cattura frammenti di DNA dall’ambiente
circostante
Trasformazione:
• passaggio tra cellule di materiale genetico batterico mediante
virus
Trasduzione:
• provoca integrazione di acidi nucleici virali.
Infezione virale:
• segmenti di DNA dotati della capacità di spostarsi in autonomia.
Trasferimento di trasposoni:

4. Lo scambio di geni nei batteri
I batteri hanno dimensioni
medie di 1000 nanometri
contengono un solo cromosoma
circolare
la duplicazione ha un solo punto
di origine
tutti i batteri contengono anche i
plasmidi, molecole di DNA
circolare e a doppio filamento
con due o pochi geni, si
duplicano in autonomia

5. I plasmidi sono più piccoli del cromosoma batterico e
contengono in genere uno o due geni, anche se quelli

6. più grandi ne possono avere anche diverse decine

7. Classificazione plasmidi
plasmidi
degradativi
plasmidi Col
plasmidi della
virulenza
plasmidi F
plasmidi R
• Consentono ai batteri di metabolizzare
determinate sostanze, anche tossiche, come
alcuni residui del petrolio o pesticidi.
• Codificano per le colicine, proteine in grado
di uccidere altri batteri.
• Trasformano le cellule ospiti in patogene.
• Consentono ai batteri di scambiare tra loro
materiale genetico.
• Conferiscono resistenza ad alcuni antibiotici.

8. La coniugazione è il processo in cui il DNA del plasmide è
trasferito da un batterio donatore a un ricevente attraverso
un ponte citoplasmatico, formato da appendici dette pili.
Coniugazione

9. Le cellule F- (riceventi) sono
prive di plasmide, quelle F+
(donatrici) lo contengono
I plasmidi F possono integrarsi nel cromosoma
di una cellula batterica, questa cellula prende il
nome di Hfr
Cellule Hfr

11. La coniugazione - riassumendo
i pili sono strutture proteiche che collegano due batteri, uno
F+
(con plasmide) e uno F-
(senza plasmide);
attraverso il pilo il plasmide F viene trasferito alla cellula F-
;
i plasmidi F possono integrarsi nel genoma batterico (cellula
Hfr);
porzioni del cromosoma batterico passano da una cellula
all’altra;
può avvenire ricombinazione del materiale genetico.
Gli studi sulla coniugazione
La coniugazione venne scoperta nel 1946 da Joshua
Lederberg e Edward Tatum grazie agli studi su due ceppi di
mutanti nutrizionali di E. coli.

12. Gli scienziati dimostrarono che due ceppi batterici
complementari non potevano crescere su un terreno minimo,
ma una volta uniti erano in grado di crescere perché al loro
interno avveniva la coniugazione batterica (B).
Gli studi sulla coniugazione
La coniugazione venne scoperta nel 1946 da Joshua Lederberg e Edward Tatum
grazie agli studi su due ceppi di mutanti nutrizionali di E. coli.

14. Gli scienziati dimostrarono che due ceppi
batterici complementari non potevano
crescere su un terreno minimo, ma una volta
uniti erano in grado di crescere perché al loro
interno avveniva la coniugazione batterica
(B).

15. Trasformazione
La trasformazione si verifica quando un batterio cattura dall’ambiente
extracellulare un filamento di DNA appartenuto a un altro batterio
morto

16. Il DNA estraneo si inserisce nel cromosoma
batterico modificandone il patrimonio
genetico

17. Possono compiere la trasformazione solo quei batteri che posseggono
speciali proteine, dette fattori di competenza, che
facilitano la cattura, l’ingresso e l’inserimento del DNA estraneo

19. Trasduzione

20. La trasduzione avviene quando un virus,
che ha infettato un batterio e ha
acquisito parte del suo genoma,
penetra in un secondo batterio
inserendovi il materiale genetico
derivante dal primo batterio infettato
La trasduzione può essere generalizzata
o specializzata a seconda del DNA
batterico che viene trasportato

21. Caratteristiche dei virus
fine 1800, venne
identificato il primo virus
delle foglie del tabaccos
solo 20 anni dopo
capirono che non era un
batterio né una tossina;
1900, il virus della
febbre gialla fu il primo
virus patogeno per l’uomo
a essere identificato;
1931, solo con
l’invenzione di microscopi
elettronici si iniziò a
studiarne la struttura.

22. Caratteristiche dei virus
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012
17

23. Caratteristiche dei virus esterno
Capside, ovvero l’involucro
proteico esterno;
Alcuni hanno un rivestimento
lipoproteico che deriva da ospiti
infettati;
Glicoproteine di membrana,
facilitano l’ingresso nella cellula
ospite;
L’involucro esterno del virus
determina la specificità per un
tipo di ospite.

24. Caratteristiche
deivirus-
interno
L’acidonucleico può essere a
DNA, RNA, asingolo o a
doppio filamento, circolare o
lineare;
Non hanno citoplasma, né
apparati metabolici, si
replicano solo nella cellula
ospite viva utilizzando i suoi
enzimi;
Il cromosoma virale codifica
per le proteine di rivestimento
e per gli enzimi che
demoliscono la cellula ospite.

25. Classificazione
deivirus
)
(Baltimore/ICTV
La Classificazione di Baltimore è
una classificazione dei virus,
proposta dal biologo David
Baltimore premio Nobel per la
medicina nel 1975, basato sulla
natura e sulla polarità dei
genomi virali.
I vari gruppi di virus vengono
suddivisi in famiglie a seconda
della natura del loro genoma
(sia esso DNA, RNA, a singolo a
doppio filamento) e dal loro
tipo di replicazione.

26. • Utilizzano il DNA come materiale genetico e si moltiplicano utilizzando una DNA
polimerasi DNA-dipendente.
• Possono essere a doppio filamento dsDNA, oppure a singolo filamento ssDNA)
Virus a DNA
• Utilizzano l'RNA come materiale genetico.
• Questo acido nucleico di solito è presente come filamento singolo sia negativo che
positivo, sebbene siano presenti gruppi di virus che utilizzano un RNA a doppio
filamento.
Virus a RNA
• Utilizza la trascrittasi inversa per convertire il proprio genoma da RNA a DNA durante il
proprio ciclo di replicazione.
• I retrovirus comprendono due classi e cinque famiglie virali, la piu nota delle quali è la
famiglia dei Retroviridae.
Retrovirus
• Agente infettivo simile a un virus, scoperto nel 1971 da Theodor O. Diener;
• è costituito da una piccola molecola di RNA aploide circolare di poche centinaia di
nucleotidi, non rivestita da capside. Essendo quindi un gradino più in basso dei virus
nella scala evolutiva, si tratta di un composto chimico; al pari dei prioni.
Viroidi

27. Sars-CoV-2

28. Caratteristiche dei virus
Ciclo litico: la cellula ospite viene
distrutta, con la produzione di nuovi
virus.
Ciclo lisogenico: il batteriofago detto
temperato integra il proprio materiale
genetico nel cromosoma batterico. I
batteri così ottenuti si chiamano
lisogeni. Con il tempo il profago può
attivarsi e dare inizio a un ciclo litico.
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011

29. Ciclo litico

30. Ciclo
lisogeno

31. Caratteristiche dei virus
Trasduzione: il DNA batterico inglobato dal virus può
essere trasferito con una nuova infezione alla cellula
ospite successiva.
generalizzata: quando il frammento di DNA batterico è
casuale e deriva dal ciclo litico;
specializzata: quando la porzione di DNA è contigua al
sito di inserzione del profago
26
Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012

33. Barbara McClintock

34. I trasposoni
I cromosomi dei procarioti e degli
eucarioti contengono elementi genetici
mobili, chiamati elementi trasponibili o
trasposoni, che sono capaci
di spostarsi da soli in siti diversi dello
stesso cromosoma oppure in
cromosomi differenti.
Nei batteri i trasposoni possono essere:
• sequenze di inserzione; •
trasposoni compositi.
29
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017

35. I trasposoni: geni che «saltano» nel cromosoma
Un trasposone può essere
costituito solo da una breve
sequenza di DNA,
chiamata elemento
trasponibile, o contenere al
suo interno uno o più geni.
Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore, 2012

36. La trasposizione /1
I trasposoni a DNA si muovono utilizzando due meccanismi
diversi:
•la trasposizione replicativa, o trasposizione «copia-incolla»;
•la trasposizione non replicativa, o trasposizione
«tagliaincolla».
I retrotrasposoni richiedono invece la sintesi di un intermedio
a RNA che, una volta giunto a destinazione, viene ricopiato in
DNA dall’enzima trascrittasi inversa.
31
Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017

37. La trasposizione /2
copia-incolla
taglia-incolla con trascrittasi inversa

38. Curtis et al., Il nuovo Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2017

43. • presentano lunghe sequenze ripetute alle estremità (100-5000
bp)
Retrotrasposoni non-LTR
• non presentano sequenze ripetute alle estremità
• le LINE sono lunghe sequenze di DNA (di più di 5000 bp)
• le SINE sono brevi sequenze di DNA (di meno di 500 bp) non
codificano per la trascrittasi inversa; hanno perciò bisogno
delle proteine codificate da altre sequenze ( LINE) per
trasporre.
RetrotrasposoniLTR

44. LINE = Long Interspersed Nuclear Elements
Sine = Short Interspersed Nuclear Elements