Cellula batterica
Cellula vegetale
Cellula
PROCARIOTICA ed
EUCARIOTICA
Cellule procariotiche e eucariotiche
Il mondo vivente viene tradizionalmente suddiviso in 2 domini sulla base
della struttura cellulare
Cellule procariotiche e eucariotiche
procariote = pro-káryon = prima del nucleo
eucariote = eu-káryon = vero nucleo
Cellula procariotica ed eucariotica
1) Dimensioni: cellula procariotica vs eucariotica
Cellula eucariotica:
decine di micron (10-100 µm)
Cellula procariotica:
pochi micrometri (0.5-1 µm)
Cellula procariotica ed eucariotica
1) Dimensioni: cellula vegetale vs animale
Cellula vegetale:
da decine a oltre 100 µm
Cellula animale:
circa 10 µm
Cellula vegetale
(clorenchimatica)
Cellula animale
(epatocita)
Cellula procariotica ed eucariotica
2) eu-karyon = "vero nucleo"; pro-karyon = "prima del nucleo“
Cellula procariotica:
DNA libero nel citoplasma in
una regione definita nucleoide
Cellula eucariotica:
involucro nucleare che separa il
DNA dal resto della cellula
Cellula procariotica ed eucariotica
2) Compartimentazione
Cellula procariotica:
citoplasma non
compartimentato
Cellula eucariotica:
compartimenti delimitati da
membrana (organelli)
Cellula procariotica ed eucariotica
3) Organizzazione e quantità di DNA
Cellula procariotica:
Cromosoma generalmente
circolare e plasmidi
Cellula eucariotica:
più molecole di DNA lineare,
organizzate in cromosomi.
Cellula procariotica ed eucariotica
4) Divisione cellulare
Cellula procariotica:
scissione binaria
Cellula eucariotica:
mitosi o meiosi
I procarioti
I procarioti sono i primi organismi
apparsi sulla Terra
I più antichi fossili noti sono stati rinvenuti in rocce australiane,
dell’età di 3,5-3,8 miliardi di anni
Comparsa della fotosintesi
Batteri primordiali simili agli attuali cianobatteri erano in
grado di svolgere la fotosintesi 3.5 miliardi di anni fa
Sezione di una stromatolite
conservata nel Dipartimento di Sc.
Botaniche dell’Univers. di Messina
Stromatoliti viventi, nella baia degli squali
(Shark Bay) in Austalia
I batteri patogeni
Alcuni batteri patogeni dell’uomo
I batteri sono noti soprattutto per essere agenti patogeni
dell’uomo, tuttavia la maggior parte di essi non causa infezioni
e molti sono utili o indispensabili per la vita sulla Terra
I procarioti possono essere suddivisi
in due gruppi:
Procarioti
(Prokaria)
Archeobatteri
Eubatteri
(Archea)
(Eubacteria o Bacteria)
Eubatteri e archeobatteri
Gli archeobatteri sono molto diversi dagli eubatteri, soprattutto dal punto di
vista biochimico e molecolare, per questo si è passati dalla suddivisione
classica del mondo vivente in 2 domini, a quella in 3 domini
Le cellule procariotiche hanno una
morfologia poco variabile
Presentano 4 forme principali:
1) cocchi (sferici); 2) bacilli (bastoncellari); 3) spirilli e
spirochete (elicoidale); 4) vibrioni (a virgola)
Le cellule procariotiche sono prive di
organelli (non compartimentate)
La cellula è delimitata da:
• capsula (strato mucoso formato
da carboidrati e talvolta proteine)
• parete cellulare (principalmente
peptidoglicano negli eubatteri)
• membrana cellulare (simile a
quella eucariotica)
Batteri Gram-positivi e Gram-negativi si distinguono
per la struttura della parete cellulare…
Reazione positiva
con reagente di
Gram
Reazione
negativa con
reagente di Gram
…e dalla diversa suscettibilità agli antibiotici
Fimbrie e pili sono strutture utili per aderire al
substrato o ad altre cellule batteriche
Molti batteri posseggono appendici locomotorie dette flagelli
• I flagelli delle cellule procariotiche si distinguono da quelli delle cellule
eucariotiche per struttura e composizione chimica
• Sono costituiti da 3 parti: corpo basale, uncino e filamento
• Sono principalmente formati da una proteina detta flagellina
Le cellule batteriche si moltiplicano per
scissione binaria
I procarioti non sono mai pluricellulari
Eschericia coli
Nostoc sp.
Nei batteri non si è mai evoluta la pluricellularità, per questo
sono sempre unicellulari e raramente coloniali
Nei batteri non esiste la riproduzione sessuale
tuttavia esistono meccanismi di trasferimento
genico orizzontale:
1)
2)
3)
Trasformazione
Trasduzione
Coniugazione
Trasformazione
Trasduzione
Coniugazione
CIANOBATTERI
Stromatoliti nella Shark Bay (Australia occidentale)
I cianobatteri sono anche detti cianofite o
alghe azzurre
1) Non sono alghe, ma organismi procarioti fotosintetici
(eubatteri gram-negativi)
2) Non tutti i cianobatteri sono azzurri: circa 1/2 delle specie si
presenta di colore giallo, rosso, viola, nero o bruno
Mar Rosso
Trichodesmium erythraeum
Poche specie (circa 2000), ma
straordinaria importanza ecologica
PRODUZIONE DI O2
6 CO2 + 6 H2O
=>
C6H12O6 + 6 O2
FISSAZIONE DI N2
N2 + 12 ATP
=>
2 NH3 + 12 ADP + 12 Pi
O2
O2
O2
O2
O2
O2
FISSAZIONE DI N2
I cianobatteri sono tra i pochi organismi azotofissatori
N2 + 12 ATP
nitrogenasi
2 NH3 + 12 ADP + 12 Pi
Nostoc, un comune batterio azotofissatore
Cianobatteri AZOTOFISSATORI
nitrogenasi
Cellule
Acinete
fotosintetiche
Eterocisti
Nostoc
ETEROCISTI: fissazione di azoto
ACINETI: resistenza a condizioni ambientali sfavorevoli
Cianobatteri AZOTOFISSATORI
nitrogenasi
Anabaena azollae
Azolla
Risaia
Si trovano in tutti gli ambienti…
I cianobatteri sono presenti in quasi tutti gli ecosistemi fino ad ora
esaminati. Si trovano in mare, nelle acque dolci e nel terreno. Possono
colonizzare ambienti estremi in cui quasi tutti gli altri organismi non
potrebbero sopravvivere, come i deserti caldi e freddi e le sorgenti
idrotermali.
…e crescono molto bene su superfici
porose e periodicamente umide
Facciata della cattedrale di San Marco, Venezia
Piazza Monte Grappa, Roma, statua-fontana donata
da Finmeccanica (Igor Mitoraj, artista polacco)
Mai pluricellulari
Possono essere unicellulari o formare cenobi o colonie filamentose,
semplici o ramificate
Tilacoidi
Aumento della superficie sulla quale sono localizzati i
fotosistemi e i trasportatori di elettroni
Oltre alla clorofilla, i cianobatteri
possiedono le ficobiline
Oltre alla clorofilla, i cianobatteri possiedono altri pigmenti fotosintetici, in
particolare le ficobiline, tra cui la ficocianina (azzurro), la ficoeritrina (rossa).
Ficocianina
Clorofilla
Ficoeritrina
I pigmenti fotosintetici si trovano sui
ficobilisomi
Le ficobiline sono legate a proteine:
ficobilina + proteina = FICOBILIPROTEINA
Le ficobiliproteine formano degli aggregati detti FICOBILISOMI
I ficobilisomi si dispongono ordinatamente sui TILACOIDI
