Diapositive sui microrganismi eucariotici

CARATTERISTICHE
CITOPLASMA
RIBOSOMI
MITOCONDRI
RETICOLO
ENDOPLASMICO
APPARATO DI GOLGI
NUCLEO
DELIMITATO DA MEMBRANA
NUCLEOLO
CROMOSOMI LINEARI
RICOMBINAZIONE
SESSUALE
All’origine delle cellule eucariotiche, ci sono successive endosimbiosi
Cellule con
mitocondri e cloroplasti
Proclorofite
(simili ai cianobatteri)
Cellule con
mitocondri
Alfa-Proteobacteria
Antenato di Rickettsia
Cellula eucariotica
ancestrale
Acquisizione di mitocondri e cloroplasti: indipendente
O2: necessario
O2: necessario
O2: prodotto
Possibile sensibilità all’O2
Organulo che produce O2: non tollerato
mitocondri e cloroplasti conservano molte
caratteristiche microbiche
Divisione per
scissione binaria
Sintesi proteica: F-Met
Ribosomi simili a quelli
procariotici
Sensibilità agli antibiotici che
inibiscono la sintesi proteica
FtsZ (cloroplasti,
alcuni mitocondri)
In qualche caso sono
presenti le proteine Min
Cromosomi circolari senza
istoni (mitocondri)
Altre vestigia microbiche:
cinetoplasti (Tripanosoma)
Mitocondrio specializzato (uno
per cellula) con maxi e
minicerchi di DNA intrecciati
Non codificano proteine ma RNA
guida (correzione degli mRNA)
apicoplasti (Plasmodium)
Simili ai cloroplasti; non
fotosisintetici
Sintesi
acidi grassi
Riparazione..
Replicazione..
Trascrizione..
DNA
GIARDIA: ASSENZA DI MITOCONDRI
MANCATA ACQUISIZIONE ?
PERDITA ?
PRESENZA DI GENI BATTERICI
PROBABILE ACQUISIZIONE DI
ENDOSIMBIONTI PRE-MITOCONDRIALI
PERDITA
TRICHOMONAS: ASSENZA DI MITOCONDRI
IDROGENOSOMI
LEGATI ALLA MEMBRANA
NON CONTENGONO DNA
CONVERTONO PIRUVATO  ACETATO, CO2 H2
(produzione di energia come i batteri anaerobi)
I GENI NUCLEARI CHE CODIFICANO LE
LORO REAZIONI HANNO OMOLOGHI
BATTERICI
IPOTESI: PASSAGGIO DI TUTTI I GENI
AL NUCLEO DELL’OSPITE
NYCTOTHERUS OVALIS
INTESTINO DELLE TERMITI
HA ORGANELLI SIMILI AGLI
IDROGENOSOMI MA CON DNA
(FORSE ANCHE RIBOSOMI)
MICRORGANISMI EUCARIOTI
FUNGHI
PROTISTI
MUFFE
LIEVITI
monocellulari
PROTOZOI
ALGHE
MICROSCOPICHE
Generalità sui miceti (funghi)
•  Regno dei Funghi o Mycota o Eumycota
•  1.500.000 di specie di cui soltanto 100.000
sono state descritte e 100-150 sono
potenzialmente patogene
•  Comprendono i Micromiceti, unicellari
(lieviti e muffe) e i Macromiceti (Funghi
eduli e velenosi)
Caratteristiche generali
Secernono proteasi e lipasi nel loro immediato
ambiente
•  Habitat naturale suolo e acqua contenente
materia organica in disfacimento
•  Insieme ad i batteri hanno un ruolo importante
nel ciclo della materia
•  Simbionti, Mutualisti, Parassiti
DAL PUNTO DI VISTA EVOLUTIVO, I FUNGHI SONO
più simili alle cellule animali che a quelle vegetali
NON FOTOSINTETICI
NUTRIZIONE: ASSIMILAZIONE
ETEROTROFI
IMMOBILI
RIPRODUZIONE
ASESSUATA
MITOSI
GEMMAZIONE
RIPRODUZIONE SESSUATA
MEIOSI + FUSIONE DI
CELLULE DI TIPO
SESSUALE OPPOSTO
La parete cellulare è formata da glucani (>50%)
mannoproteine (~ 40%) e CHITINA (2%)
Mannoproteine
β – (1,6)-glucano
β – (1,3)-glucano
Chitina
(poli-NAG)
Rappresenta il 30% del peso secco
Può essere digerita da β-glucanasi di varia origine
La classificazione si basa anche sul tipo di
polisaccaride della parete
Phylum
Componenti fibrillari
Componenti della matrice
Chitidriomiceti
Chitina, glucano
Glucano
Zigomiceti
Chitina, chitosano
Acido poliglucuronico
glucuromanno proteine
Ascomiceti
Chitina, b-1,3-glucani
a-1,3-glucani,
galattomannoproteine
Basidiomiceti
Chitina, b-1,3-glucani
a-1,3-glucani,
xilomannoproteine
CICLO VITALE
SUDDIVISI IN BASE
PRESENZA (STRUTTURA)
DI CORPI FRUTTIFERI
TIPO E DISPOSIZIONE
DELLE SPORE
FILAMENTOSI
multicellulari
Corpi fruttiferi
macroscopici
MUFFE
LIEVITI
monocellulari
Riproduzione nei miceti
•  Asessuale --- fase imperfetta
•  Sessuale----fase perfetta
Ife
filamenti sottili che si intrecciano
Cenocitiche o Settate
Micelio: insieme di ife
si divide in vegetativo e aereo
Il tallo (corpo di qualsiasi micete) può essere unicellulare
come nei lieviti o costituito da miceli
Accrescimento apicale con organelli ed
elementi del citoscheletro dedicati
Attivi nei punti di crescita
e inattivi altrove
La morfogenesi viene dal bilancio
dell’attività di sintasi e liasi
spore: strutture specializzate con un rivestimento di
protezione che le protegge da essiccamento e
temperature superiori alla media
Micelio aereo: ife che si
alzano e formano spore
o germinare da cellule
allungate (basidi)
Le spore possono essere raccolte in aschi
(sacchi)
Classificazione
– Chitidriomiceti
Hanno zoospore con un singolo flagello posteriore, un micelio
arrotondato o allungato, comprendono specie acquatiche, parassiti di
animali (anfibi) e piante (Olpidium)
– Zigomiceti
spore asessuali, all’interno di sporangi. Comprendono alcuni parassiti
opportunisti di piante animali e uomo(Rhizopus)
– Ascomiceti
spore sessuali (ASCOSPORE) + spore asessuali (CONIDI)
comprendono lieviti, forme filamentose, componenti dei licheni e alcuni
funghi dimorfi
– Basidiomiceti
spore sessuali (basidiospore), esterne a un Basidio, funghi mangerecci e
lievitiformi (Puccinia, Ustilago, Armillaria)
LIEVITI
S. cerevisiae
Ascomicete lievitiforme,
fermentante di forma ovalare
può essere manipolato con molta facilità
Ha notevoli capacità di fermentazione e
di tolleranza a pH ed etanolo
Le sue varietà si usano per vinificazione,
brassaggio e panificazione (GRAS)
LIEVITI: in genere monocellulari
Alcuni possono formare pseudomiceli
Le cellule di lievito possono trovarsi in
diversi stati
Diploidi (2n)
Aploidi (1n)
Le cellule diploidi hanno dimensioni
maggiori (1-2 volte)
Con l’eccezione di Schizosaccharomyces
pombe, i lieviti si replicano per gemmazione
Un processo in cui la divisione del
citoplasma è ineguale
Le cellule (blatocellule), vengono chiamate
Blastospore se la modalità di riproduzione è
Asessuata e Blastoconidi se la riproduzione è
asessuata
La gemma lascia una cicatrice da cui non
si formano più gemme
Una cellula madre può andare incontro a
un numero limitato di gemmazioni
La gemmazione può essere svolta sia dalle
cellule aploidi sia dalle cellule diploidi
Processi di gemmazione imperfetti possono causare la formazione di
pseudoife (strutture formate da blastocellule non separate)
Riproduzione sessuata
Le cellule aploidi possono essere di tipo
sessuale (mating type) diverso: a o alpha (α)
Due cellule aploidi possono unirsi
per formare uno zigote diploide
a
alfa
Il processo è innescato dai “mating factors”
peptidi che inducono modificazioni
morfologiche nel tipo sessuale opposto
ogni feromone interagisce con un
recettore del tipo opposto
l’interazione provoca la
formazione degli “shmoo”
estroflessione verso la cellula
di segno opposto
Si forma così la cellula
Diploide a + α che andrà incontro a
meiosi e germinazione di aploidi
o a mitosi e riproduzione asessuata di
Organismi diploidi
a
alfa
alfa1 stimola i geni alfaspecifici, alfa2 reprime i
geni a-specifici
i geni alpha-specifici sono
inattivi, i geni a-specifici
non sono repressi
Lo zigote diploide può originare solo da due cellule
di tipo sessuale diverso
Le spore, aploidi, si formano da una cellula
diploide per meiosi e in condizioni di stress
LIEVITO GEMMANTE: CICLO CELLULARE
APLOIDI
gemmando dalla
giunzione
Che potranno
germinare
in condizioni
di carenza di
nutrienti
Cellule di tipo
opposto
aderiscono
Lo zigote riprende la
crescita vegetativa
Una meiosi origina 4
spore aploidi (ascospore)
La replicazione
si arresta
I nuclei si fondono
formando lo zigote
I citoplasmi si fondono
Formando eterocarionti
transitori
Schizosaccharomyces pombe, un importante organismo modello per
la biologia cellulare e molecolare, si divide per fissione binaria
Fase stazionaria
Carenza di
nutrienti
Ha solo 3 cromosomi e la sua divergenza dai
lieviti gemmanti è stimata intorno ai 330-420
milioni di anni fa
Carenza di
nutrienti
Coniugazione
Aploide-Mitosi
Zigote
Meiosi
Ascospore
quiescenti
Asco zigotico
Sporulazione
Asco azigotico
Diploide
Mitosi
PROTISTI
PROTOZOI
ALGHE MICROSCOPICHE
I Protozoi
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
dimensioni ridotte (1-150 micron)
Elevato tasso di riproduzione
Trofozoite (ectoplasma-endoplasma) ↔ cisti
più nuclei o micro/macro –nucleo
vacuoli (contrattili-fagocitari-secretori)
Produzione di cisti
Forme morfologicamente diverse nelle diverse
fasi del ciclo vitale
difficili da
studiare
PROTOZOI
UNICELLULARI
NON FOTOSINTETICI
MOBILI
NUTRIZIONE
CILIATI
AMEBE
INGESTIONE
FAGOCITOSI
FLAGELLATI
APICOMPLEXA
ASSIMILAZIONE
RIPRODUZIONE
ASESSUATA
FISSIONE
BINARIA
SESSUATA
SCISSIONE MULTIPLA
SINGAMIA
CONIUGAZIONE
GEMMAZIONE
CILIATI (es. Paramecium)
Molto grandi
Strutture molto complesse
Assimilabili a:
apparato digerente
rudimentale
apparato escretore
Micronucleo: informazione genetica,
SI DIVIDE PER MITOSI
Macronucleo: copie multiple di geni
correlati con la replicazione,
SI DIVIDE PER SCISSIONE
I PARAMECI VANNO INCONTRO A SENESCENZA
COME LE CELLULE ANIMALI
Esistono diverse varietà di
Paramecium e due tipi di ciascuna
possono fare circa 10 divisioni
asessuate prima di morire
Se due tipi diversi di una stessa varietà si
incontrano possono svolgere un ciclo di
riproduzione sessuata
Aderiscono formando un ponte
protoplasmatico
Si scambiano i micronuclei
SUBITO DOPO LO SCAMBIO I
CONIUGANTI SI SEPARANO
ENTRAMBI VANNO
CONSIDERATI CELLULE FIGLIE
L’EVENTO DI RIPRODUZIONE SESSUATA
AZZERA L’OROLOGIO BIOLOGICO
AMEBE
Presenti nell’acqua, nei
sedimenti, nei suoli umidi
il citoplasma scorre all’interno di
una membrana cellulare flessibile
Predano batteri o altri
microrganismi eucarioti
Estroflessione di pseudopodi
(contrazione-espansione della membrana)
Oltre che per il movimento gli pseudopodi servono
a inglobare il cibo (fagocitosi-pinocitosi)
La riproduzione è
asessuata
trofozoiti
Alcune specie sono
patogene per l’uomo
Entamoeba hystolitica
provoca la dissenteria
Naegleria e Balamuthia
possono dare
meningoencefaliti
In persone normali
attravero la mucosa
nasale (Naegleria)
ACANTHOAMEBA/
BALAMUTHIA
NAEGLERIA
cisti
trofozoiti
Forme flagellate
O immunocompromesse
Attraverso le vie
respiratorie
(Balamuthia)
Acanthamoeba dà
cheratiti oculari
entrando dalla
congiuntiva
AMEBE SOCIALI
PLASMODIALI
ES. Physarum policephalum
Plasmodio vero, multinucleato, forma
una rete sul substrato, si muove per
oscillazioni del citoplasma
In condizioni di stress può formare
corpi fruttiferi e sclerozi
CELLULARI
es. Dycthostelium discoideum
amebe singole

Pseudoplasmodio
In condizioni di stress forma un
corpo fruttifero con spore
Le forme ameboidi di Dycthostelium
si nutrono di batteri
Quando il cibo scarseggia, le amebe cessano di
dividersi e iniziano ad aggregarsi
(chemotassi verso ATP diffuso dalla cellula centrale)
aggregati (fino a 100.000 cells) in “lumache mobili
Le lumache si trasformano poi in corpi
fruttiferi che portano circa 80.000 spore
vitali sostenute da 20.000 cellule morte
(che hanno formato lo stelo)
Mescolando cellule di due individui diversi, si formano aggregati misti ma accade
spesso che una delle due forme predomini tra le spore (manipolazione del segnale che
controlla il rapporto 80/20) evidentemente qualcuno bara..
Evolutionary biology: Cooperation can be dangerous)
Cibo (batteri)
spore
spore
Forme ameboidi a
vita libera
(riproduzione)
spore
stelo
aggregazione
FLAGELLATI (es. Giardia)
Disco di
adesione
flagelli
nuclei
Corpo
mediano
(microtubuli)
Giardia produce cisti bi- o tetra-nucleate per
garantirsi il passaggio da un ospite all’altro
MANI/ACQUA/CIBO
CONTAMINATI
Cisti e trofozoiti
passano nell’ambiente
I trofozoiti muoiono
Trichomonas:solo trofozoiti, non forma cisti
(in qualche caso pseudocisti)
Membrana ondulante
assostile
flagelli
Divisione binaria
Trichomonas vaginalis: parassita umano
Trypanosoma brucei
Leishmania
(malattia del sonno)
(leishmaniosi)
APICOMPLEXA (es. Plasmodium)
Endoparassiti, in genere intracellulari
Alternanza fase schizogonica asessuata e
Sporogonica sessuata
l‘apicoplasto deriva da un cloroplasto
che ha acquisito capacità diverse da
quelle fotosintetiche
apicoplasto Devono il proprio nome a un
organello (apicoplasto)
L’estremità apicale è
caratterizzata da
Anelli polari
Vescicole
(Rhoptrie)
micronemi
microtubuli
Queste strutture sono implicate nel
meccanismo di ingresso nelle cellule
Strutture
contrattili
Normalmenta Immobili a parte
Alcune fasi del ciclo vitale
Plasmodium ha un ciclo complesso che
prevede forme diverse
sporozoiti
Ghiandole
salivarie
schizonti
merozoiti
oocisti
oocinete
zigote
anelli
gameti
schizonti
trofozoiti
Fase schizogonica (asessuata)
gametociti
Fase sporogonica (sessuata)
Toxoplasma
Toxoplasma