Biologia Robert J. Brooker, Eric P. Widmaier, Linda E. Graham, Peter D. Stiling Copyright © 2011 – he McGraw-Hill Companies srl Capitolo 18 Spunti di riflessione Figura 18.3 I virus differiscono per struttura e composizione genomica. La Tabella 18.1 ne illustra le variazioni genomiche. Figura 18.5 Il vantaggio che il virus trae dal ciclo litico è la possibilità di auto-replicarsi in un gran numero di copie e di proliferare. Talvolta, però, le condizioni di crescita non favoriscono la sintesi di nuovi virus. Grazie al ciclo lisogeno, il virus può sopravvivere in stato di latenza fino al ripristino delle condizioni favorevoli alla replicazione virale. Figura 18.8 Possono essere ipotizzati quattro potenziali effetti indotti da un farmaco: 1. Una sostanza farmacologica potrebbe riconoscere in modo specifico la conformazione PrPSc e impedirne il legame con PrPC. 2. Potrebbe riconvertire PrPSc in PrPC. 3. Potrebbe riconoscere PrPC e impedirne il legame con PrPSc. 4. Potrebbe legare PrPC e stabilizzarne la conformazione, impedendo che PrPSc la converta nella conformazione anomala. Potresti supporre anche altre interessanti possibilità. Figura 18.9 All’estrema destra della figura sembrerebbero distinguersi tre nucleoidi all’interno della cellula batterica. Figura 18.11 I domini ad ansa vengono mantenuti in situ da proteine che si legano al DNA alla base delle anse. Le proteine, inoltre, si legano fra loro. Figura 18.12 Cromosomi batterici e plasmidi sono simili perché contenenti entrambi molecole circolari di DNA. I cromosomi batterici, però, hanno un’estensione molto maggiore dei plasmidi e includono molti più geni. I cromosomi batterici, inoltre, tendono a compattarsi maggiormente grazie alla formazione di domini ad ansa e del superavvolgimento. Figura 18.13 In 16 ore la cellula si dividerà 32 volte. Si formeranno, pertanto, 232 cellule = 4 294 967 296. (Il numero effettivo potrebbe essere molto inferiore, perché le cellule potrebbero esaurire il mezzo di coltura e la crescita potrebbe essere rallentata e procedere a un tasso inferiore rispetto al valore ottimale.) Figura 18.16 Sì. I due ceppi si mescolerebbero e questo ne favorirebbe la coniugazione. Sulle piastre, pertanto, si osserverebbero delle colonie. Figura 18.17 Durante il processo di coniugazione, un solo filamento di DNA derivante dal fattore F viene trasferito dalla cellula donatrice alla cellula ricevente. In entrambe le cellule, quindi, il DNA a singolo filamento viene impiegato come stampo per sintetizzare il DNA a doppio filamento del fattore F. Figura 18.19 Il processo di trasduzione non rientra normalmente nel ciclo litico di un fago. Si verifica per errore e un frammento del cromosoma batterico viene impacchettato all’interno dell’involucro di un fago e successivamente trasferito a un’altra cellula batterica. Test di autovalutazione 1. c 2. e 3. c 4. b 5. e 6. a 7. d 8. d 9. b 10. c Biologia Robert J. Brooker, Eric P. Widmaier, Linda E. Graham, Peter D. Stiling Copyright © 2011 – he McGraw-Hill Companies srl Quesiti teorici 1. I virus, come le cellule viventi, possiedono un materiale genetico che racchiude il programma di sintesi di nuovi virus. I virus, però, non sono composti di cellule e non sono in grado di sostenere autonomamente le attività metaboliche, impiegare energia, mantenere l’omeostasi e nemmeno riprodursi. Per replicarsi, un virus, o il suo materiale genetico, deve essere incorporato in una cellula vivente. 2. Coniugazione: il processo, che prevede un contatto fisico diretto tra due cellule batteriche, avviene per trasferimento di un filamento di DNA da una cellula donatrice a una cellula ricevente. • Trasformazione: secondo questo processo, un batterio vivente assimila l’informazione genetica liberata da un batterio morto. • Trasduzione: quando un virus infetta una cellula donatrice, incorpora un frammento di DNA del cromosoma batterico in una particella virale neoformata. Il virus, quindi, trasferisce questo frammento di DNA a una cellula ricevente. • Il trasferimento genico orizzontale prevede il trasferimento di geni provenienti da un altro organismo senza formazione di progenie. I geni così acquisiti, talvolta, incrementano la sopravvivenza e possono fornire, quindi, un vantaggio evolutivo. Tali geni possono anche favorire la formazione di nuove specie. Da un punto di vista medico, un esempio importante di trasferimento genico orizzontale si osserva quando un batterio acquisisce antibiotico-resistenza da un altro batterio e assume esso stesso resistenza a quell’antibiotico. Questo fenomeno sta rendendo sempre più arduo il trattamento di un gran numero di patologie di origine batterica. 3. Se nessuna cellula gode di un vantaggio selettivo di crescita, ci aspetteremmo che le cellule F+ diventino dominanti all’interno della popolazione. Questo accade perché un accoppiamento comincia con il coinvolgimento di una cellula F+ e una cellula F- e termina con due cellule F+. Le cellule F+ , pertanto, possono convertire le cellule F- in cellule F+, ma non può avvenire il contrario. Quesiti sperimentali 1. Gli studi di Lederberg e Tatum furono condotti al fine di verificare l’ipotesi del trasferimento di materiale genetico tra ceppi batterici diversi. 2. Il mezzo di coltura sperimentale mancava di particolari amminoacidi e di biotina. I ceppi mutanti non potevano sintetizzare questi particolari amminoacidi o la biotina. Non erano, quindi, in grado di crescere per carenza dei nutrienti essenziali. I due ceppi sottoposti all’esperimento erano incapaci di produrre due nutrienti essenziali per la crescita. L’aspetto assunto dalle colonie in crescita sul mezzo di coltura sperimentale indicava che alcune cellule batteriche avevano acquisito i geni normali per le due mutazioni da cui erano caratterizzate. Acquisendo tali geni normali, venne recuperata la capacità di sintesi dei nutrienti essenziali. Biologia Robert J. Brooker, Eric P. Widmaier, Linda E. Graham, Peter D. Stiling Copyright © 2011 – he McGraw-Hill Companies srl 3. Bernard Davis collocò i campioni dei due ceppi batterici in differenti bracci di un tubo a U. Un filtro permetteva il flusso del liquido in cui le cellule batteriche erano sospese, ma impediva l’effettivo contatto tra le cellule. Dopo aver incubato i ceppi in questo ambiente, Davis osservò che non era avvenuto alcun trasferimento genico e concluse che il trasferimento genico implicava necessariamente il contatto fisico tra le cellule dei due ceppi.