Genetica di virus e batteri

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
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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.
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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.