MICRORGANISMI EUCARIOTICI
CITOPLASMA
RIBOSOMI
MITOCONDRI
RETICOLO
ENDOPLASMICO
APPARATO DI GOLGI
NUCLEO
DELIMITATO DA MEMBRANA
NUCLEOLO
CROMOSOMI LINEARI
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
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
ORGANELLI SIMILI
AGLI IDROGENOSOMI
MA CON DNA (FORSE
ANCHE RIBOSOMI)
MICRORGANISMI EUCARIOTI
FUNGHI
PROTISTI
MUFFE
LIEVITI
monocellulari
PROTOZOI
ALGHE
MICROSCOPICHE
FUNGHI
Evolutivamente più simili alle cellule animali che a quelle vegetali
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
FUNGHI :
NON FOTOSINTETICI
NUTRIZIONE: ASSIMILAZIONE
ETEROTROFI
IMMOBILI
RIPRODUZIONE
ASESSUATA
MITOSI
GEMMAZIONE
RIPRODUZIONE SESSUATA
MEIOSI + FUSIONE DI
CELLULE DI TIPO
SESSUALE OPPOSTO
CICLO VITALE
SUDDIVISI IN BASE
PRESENZA (STRUTTURA)
DI CORPI FRUTTIFERI
TIPO E DISPOSIZIONE
DELLE SPORE
FILAMENTOSI
multicellulari
Corpi fruttiferi
macroscopici
MUFFE
LIEVITI
monocellulari
FILAMENTOSI
multicellulari
IFE
filamenti sottili che si intrecciano
a formare il micelio
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)
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
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
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
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
LE CELLULE APLOIDI POSSONO CAMBIARE MATING TYPE
Il locus MAT può essere a oppure αlfa e deve
poter cambiare dall’uno all’altro
Due siti silenti adiacenti al sito MAT (HML e HMR) fanno
da serbatoio per geni a (HMR) o alfa (HML)
La traslocazione del determinante opposto nel locus MAT, è iniziata dalla nucleasi HO,
che taglia il mating site attivo, e determina l’inversione del tipo sessuale
H
O
1
a
a
alfa
HMR
MAT
HML
HMR
a
MAT
HML
alfa
2
a
HMR
a
MAT
alfa
HML
a
alfa
Una cellula ”madre” aploide può quindi
invertire il proprio tipo sessuale e
formare un diploide con la cellula figlia
di segno opposto
Il meccanismo assicura la coesistenza di
tipi diversi dopo la divisione cellulare
garantendo la possibilità di entrare in
stato diploide
I ceppi di laboratorio mancano del gene
HO e formano quindi aploidi stabili
LIEVITO GEMMANTE: CICLO CELLULARE
APLOIDI
gemmando dalla
giunzione
Che potranno
germinare
Cellule di tipo
opposto
aderiscono
in condizioni
di carenza di
nutrienti
Una meiosi origina 4
spore aploidi (ascospore)
La replicazione
si arresta
Lo zigote riprende la
crescita vegetativa
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 e permane di preferenza in stato aploide
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
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
FLAGELLATI (es. Giardia)
flagelli
Disco di
adesione
(ventrale)
Giardia produce
cisti bi- o
tetra-nucleate
per garantirsi il
passaggio da un
ospite all’altro
nuclei
Corpo
mediano
(microtubuli)
cisti
trofozoite
divisione
trofozoite
cisti
MANI/ACQUA/CIBO
CONTAMINATI
Ma le cisti no…
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; l’infezione nei maschi è spesso
asintomatica e causa la trasmissione a «ping pong»
Altri flagellati di importanza medica sono:
Trypanosoma brucei (malattia del sonno)
Leishmania
(leishmaniosi)
APICOMPLEXA (es. Plasmodium)
Endoparassiti, in genere intracellulari
Devono il proprio nome a un
organello (apicoplasto)
l‘apicoplasto deriva da un cloroplasto
che ha acquisito capacità diverse da
quelle fotosintetiche
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
Plasmodium ha un ciclo complesso che
prevede forme diverse
sporozoiti
Ghiandole
salivarie
schizonti
merozoiti
oocisti
oocinete
zigote
anelli
gameti
schizonti
trofozoiti
gametociti
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
Le cellule sono chiamate
trofozoiti
In condizioni ambientali ostili le
amebe possono formare cisti
Trofozoita di Entamoeba
Le cisti sono forme di resistenza
con una parete spessa
E molte contengono un
vacuolo ricco in glicogeno
Alcune specie possono passare
per forme flagellate
cisti di Entamoeba
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.. (il segreto è l’ATP) Evolutionary biology: Cooperation can
be dangerous)
Cibo (batteri)
spore
spore
Forme ameboidi a
vita libera
(riproduzione)
spore
stelo
aggregazione
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
Normalmente 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
