Diversità tra i Viventi VIRUS

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1 VIRUS I virus sono entità biologiche parassite, la cui natura di organismo vivente o struttura subcellulare è discussa. Possono essere responsabili di malattie in organismi appartenenti a tutti i regni biologici: esistono infatti virus che attaccano batteri (i batteriofagi), funghi, piante e animali, dagli insetti all'uomo.

2 VIRUS I virus sono tutti parassiti endocellulari obbligati. All'esterno delle cellule ospiti sono costituiti da un virione, formato da una capsula proteica (detta capside) contenente acido nucleico. I virus degli Eucarioti possono possedere anche una membrana che avvolge il capside. I virioni non possiedono metabolismo: vengono quindi trasportati passivamente finché non trovano una cellula da infettare. L'infezione di una cellula richiede il legame con proteine specifiche di membrana.

3 VIRUS Nelle cellule infettate i virus perdono la loro individualità strutturale: consistono negli acidi nucleici e nei loro prodotti che assumono il controllo di parte dell'attività biosintetica cellulare al fine di produrre nuovi virioni. In alternativa, alcuni virus possono inserire fisicamente il loro genoma in quello dell'ospite in modo che sia replicato insieme ad esso. Il genoma virale inserito in quello cellulare, detto provirus,, riprende la sua individualità e produce nuovi virioni in caso di danneggiamento della cellula ospite.

4 VIRUS

5 VIRUS Le dimensioni dei virus si aggirano intorno a nm,, anche se i più grandi possono raggiungere i 450 nm. Testa: può essere a forma di icosaedro regolare, elicoidale o irregolare; contiene l acido l nucleico (DNA o RNA). Collo: contiene un disco esile denominato collare. Coda: è formata da due eliche di proteine, una esterna (guaina), l altra l interna (stilo), a simmetria elicoidale con 24 anelli contrattili. Al centro è presente un canale di passaggio. Parte terminale della coda: : contiene un secondo disco, la piastra basale, circondata da appendici chiamate fibre: sei sottili e sei tozze, a forma di aculeo.

6 VIRUS I genomi dei virus possono essere formati da una o più molecole di DNA o RNA, lineari o circolari, a singola o doppia elica. I genomi virali sono simili a quelli degli ospiti, sia per la presenza o meno di istoni, sia per l'organizzazione dei geni e delle sequenze regolatrici. Il genoma normalmente è formato da una doppia elica di DNA, ma esistono anche virus complessi con RNA a singolo filamento. Le fibre veicolano gli enzimi, che scindono la membrana cellulare, permettendo così il passaggio del filamento di acido nucleico.

7 VIRUS Il genoma virale può essere di due tipi principali: a DNA e a RNA, che possono essere a loro volta suddivisi in tre sottoclassi ciascuno: Tipo a DNA: 1. DNA a singola elica 2. DNA a doppia elica 3. DNA a doppia elica <---< intermedio a R.N.A ---> > replicazione (i virus con questo tipo di genoma sono detti epadnavirus) Tipo a RNA: 1. RNA a singola elica 2. RNA a doppia elica 3. RNA a singola elica <---< intermedio a D.N.A. ---> > replicazione (i virus con questo tipo di genoma sono detti retrovirus)

8 VIRUS L'ultima classificazione ufficiale approvata nell' VIII report dell'ictv d (International Committee on Taxonomy of Viruses) ) nel 2005, suddivide i virus conosciuti in sette gruppi principali: 1. dsdna (Virus con DNA a doppia elica) 2. ssdna (Virus con DNA a singola elica) 3. DNA/RNA RT (Virus a DNA o ad RNA capace di retrotrascrizione) 4. dsrna (virus con RNA a doppia elica) 5. negative strand ssrna (virus con RNA a singola elica, fil. negativo) 6. positive strand ssrna (virus con RNA a singola elica, fil. positivo) 7. Agenti Subvirali (Viroidi,, Satelliti, Prioni) La sigla ds sta per double strand (ossia a doppio filamento) mentre la sigla ss sta per single strand (ossia a singolo filamento)

9 BATTERI I batteri sono microrganismi unicellulari, procarioti, (in precedenza chiamati anche schizomiceti) di dimensioni di solito dell'ordine di pochi micrometri, ma che possono variare da circa 0,2 µm m dei micoplasmi fino a 30 µm m di alcune spirochete. La più recente classificazione (1990) proposta da Carl Woese riconosce tre domini: Bacteria, Archaea ed Eukarya (comprendente tutti gli eucarioti,, sia monocellulari che pluricellulari).

10 BATTERI I procarioti si distinguono in due gruppi principali: archeobatteri ed eubatteri. I primi vivono spesso in situazioni di temperatura e ph molto inospitali, ma hanno caratteristiche (metaboliche, genetiche, strutturali) simili agli eucarioti. Gli eubatteri comprendono la maggior parte dei restanti batteri; alcuni gruppi sono i micoplasmi, le rickettsie, gli attinomiceti, le spirochete, gli pseudomonadi,, e gli azotofissatori.

11 BATTERI Fra loro si distinguono per FORMA in: Bacilli: a bastoncino Cocchi: a sfera; se si dispongono a coppia si chiamano diplococchi, a catena si chiamano streptococchi, a grappolo si chiamano stafilococchi. Spirilli: a spirale Vibrioni: a virgola Spirochete: con più curve

12 BATTERI Un altra importante suddivisione è quella che li raggruppa secondo l'optimum di temperatura alla quale possono crescere. Per questa suddivisione si hanno, tre sottoclassi: batteri criofili o psicrofili (resistenti a basse T ) batteri mesofili (resistenti a T ambiente) batteri termofili (resistenti ad elevate T )

13 BATTERI I batteri posseggono una parete cellulare, che è una struttura caratteristica della cellula procariotica, Al di sotto della parete e' presente la membrana cellulare: su di essa si trovano quasi tutti gli enzimi che svolgono le reazioni metaboliche. Il DNA si trova in una zona chiamata nucleoide non separato del citoplasma, in cui inoltre si trovano anche piccole molecole circolari di DNA chiamate plasmidi. Posseggono organi di locomozione: fimbrie o uno o piu' flagelli. La parete cellulare può essere rivestita esternamente da una capsula, formata di regola da polisaccaridi secreti dai batteri stessi.

14 BATTERI Per procedere all'identificazione di un batterio, si usano le seguenti metodologie: riconoscimento a microscopio ottico od elettronico, colorazione di Gram, analisi della morfologia della colonia, mobilità, capacità a produrre spore, acido-resistenza esigenza di condizioni aerobiche o anaerobiche per la crescita, La colorazione di Gram è una delle metodologie più utilizzate e si basa sulla distinzione delle caratteristiche della parete: una struttura con più peptoglicani si colora e di conseguenza si dice che il batterio e' Gram positivo; una minor presenza di peptoglicani contraddistingue i Gram negativi.

15 La parete cellulare presenta una struttura notevolmente diversa a seconda che si tratti di batteri gram-positivi o gram-negativi, anche se il peptidoglicano costituisce la sostanza universalmente presente nella parete cellulare dei batteri. Nei batteri gram-negativi lo strato di peptidoglicano è piuttosto sottile, con uno spessore di circa Å. La maggioranza dei batteri gram- positivi ha invece una parete cellulare relativamente spessa (circa Å), BATTERI

16 BATTERI Il peptidoglicano,, detto anche mucopeptide o mureina, è composto da un peptide complesso formato da un polimero di aminoglucidi e peptidi.. Nei batteri gram-positivi, è disposto in molteplici strati, tanto da rappresentare dal 50% al 90% del materiale della parete cellulare, mentre nei gram-negativi vi sono uno o al massimo due strati di peptidoglicano,, che costituiscono il 5%-20% della parete.

17 Diversità tra i Viventi BATTERI Il peptidoglicano è un polimero composto da: una catena principale, identica in tutte le specie batteriche, formata da subunità disaccaridiche di N-acetilglucosamina e da acido N- acetilmuramico,, unite da legami Beta, 1-1 4; catene laterali di un identico tetrapeptide,, legato all'acido N- acetilmuramico; di solito, una serie di ponti peptidici trasversali, che uniscono i tetrapeptidi di polimeri adiacenti. I tetrapeptidi dei polimeri adiacenti possono essere legati, invece che da ponti peptidici, da legami diretti tra la D-alanina di un tetrapeptide e la L- lisina o l'acido diaminopimelico del tetrapeptide adiacente. Le catene tetrapeptidiche laterali e i ponti trasversali variano a seconda della specie batterica.

18 BATTERI Il peptidoglicano dei batteri gram-positivi è legato a molecole accessorie, come acidi teicoici,, acidi teucuronici, polifosfati o carboidrati. La maggior parte dei batteri gram-positivi contiene considerevoli quantità di acidi teicoici,, fino al 50% del peso umido della parete. Si tratta di polimeri idrosolubili, formati da ribitolo o glicerolo, uniti da legami fosfodiesterici.

19 BATTERI La parete dei batteri gram-negativi è notevolmente più complessa, in quanto esternamente allo strato di peptidoglicano è presente la membrana esterna; le due strutture sono legate dalla lipoproteina.

20 PROTISTI I protisti (o protoctisti) ) sono un gruppo eterogeneo di organismi, comprendendo quegli eucarioti che non sono considerati nén animali nén piante o funghi. Quindi, il regno dei protisti è una categoria residuale che contempla tutti gli organismi non inseribili in altri regni.

21 PROTISTI I protisti sono stati divisi tradizionalmente in parecchi gruppi basati sulla somiglianza con animali, piante o funghi: quindi protozoi, alghe (o "protofite" protofite") e "funghi inferiori". Questi raggruppamenti possono facilmente sovrapporsi. A un certo punto anche i batteri vennero considerati protisti, nel sistema a tre regni di - Animalia (che corrisponde da vicino al gruppo moderno, ma includeva i protozoi), - Plantae (che includeva piante, alghe e funghi), e - Protista (tutto il resto).

22 PROTISTI I protozoi, protisti simili ad animali I protozoi sono protisti per lo più unicellulari e mobili, che si nutrono per fagocitosi, sebbene ci siano numerose eccezioni. Sono molto piccoli per essere osservati a occhio nudo ( mm). I protozoi vivono sia sulla terraferma che in acqua e ci sono anche vari parassiti. Solitamente venivano raggruppati in quattro classi: - Mastigophora - Sarcodina - Sporozoa - Ciliata con flagelli lunghi con pseudopodi (includono i radiolari) p.es. Euglena p.es. Amoeba parassiti non mobili; possono formare spore p.es. Toxoplasma con ciglia multiple p.es Paramecium

23 PROTISTI Le alghe, i protisti simili a piante Col nome di alghe s'intendono molti organismi unicellulari che sono stati anche classificati come protozoi, poiché molti ritengono che abbiano acquisito i cloroplasti attraverso un'endosimbiosi secondaria. Altri sono organismi non mobili, e alcuni pluricellulari, includendo membri dei seguenti gruppi: Chlorophyta = Alghe verdi, simili alle piante terrestri p.es. Ulva Rhodophyta = Alghe rosse p.es.porphyra altre alghe = alghe brune, diatomee. p.es. Macrocystis

24 PROTISTI Protisti simili a funghi Vari organismi con un'organizzazione semplice vennero considerati "funghi" perché producevano sporangi. Di solito venivano chiamati "funghi inferiori". questi includono i missomiceti,, gli acrasiomiceti e i chitridi. Mentre i chitridi vengono considerati funghi a tutti gli effetti, gli altri gruppi sono stati posti tra gli stramenopili (che hanno pareti cellulari composte da cellulosa) e negli amebozoi (che non hanno pareti cellulari).

25 FUNGHI Il regno dei funghi, dal latino fungi o miceti, classificati scientificamente, da Linnaeus nel 1753, e elevati al taxon di regno solo successivamente (Nees( Nees,, 1817 e con criteri attuali da Whittaker,, nel 1968) comprende più di specie di organismi aventi le seguenti caratteristiche: Alimentazione eterotrofa Completa mancanza di tessuti differenziati e di elementi conduttori Sistema riproduttivo attraverso elementi detti spore (e non attraverso uno stadio embrionale come avviene per animali e piante)

26 FUNGHI Al regno dei Funghi in senso stretto appartengono organismi, da molto semplici (unicellulari) a più complessi, pluricellulari, con struttura vegetativa organizzata in cellule filamentose dette ife o micelio primario. A differenza delle cellule vegetalali costituite prevalentemente da cellulosa, la parete cellulare dei Funghi è costituita da chitina, polimero della N-acetil-glucosamina. La chitina, rispetto alla cellulosa è molto più resistente alla degradazione da parte dei microbi, al caldo, al freddo e alla siccità. Le cellule che costituiscono le ife possono essere mono o polinucleate e possono essere divise da setti. La presenza o meno dei setti è una caratteristica distintiva di alcuni gruppi di funghi rispetto ad altri. Negli Zigomiceti,, infatti, le ife non sono settate, cosa che invece è presente negli Ascomiceti, nei Basidiomiceti e nei Deuteromiceti.

27 FUNGHI I funghi si possono riprodurre in maniera asessuata o in maniera sessuata attraverso la produzione di spore dette endospore, A seconda del phylum cui appartengono i funghi che le producono si parlerà di - ascospore (Ascomycota), - basidiospore (Basidiomycota( Basidiomycota) - zigospore (Zygomycota( Zygomycota).

28 La riproduzione asessuata può avvenire per: scissione come avviene nei lieviti (Ascomycota( Ascomycota), consiste nella divisione della cellula madre in due cellule figlie uguali, con lo stesso patrimonio genetico etico attraverso un processo chiamato mitosi. I funghi che adottano questo sistema riproduttivo hanno un accrescimento esponenziale. gemmazione comune anch'essa nei lieviti, è un sistema in cui le cellule figlie compaiono come protuberanze (gemme) della cellula madre dalla quale poi si possono distaccare diventando autonome o possono restare attaccate formando una colonia; è diversa dalla scissione in quanto in essa avviene una ripartizione diseguale del citoplasma. frammentazione avviene con il distacco di una parte più o meno sviluppata che si accresce in maniera indipendente. sporulazione attraverso un processo mitotico vengono prodotte spore (mitospore( mitospore), capaci di generare un nuovo individuo, in cellule specializzate (sporocisti( sporocisti). Le mitospore,, protette da una spessa parete, possono essere mobili e flagellate (zoospore), oppure no (aplanospore( aplanospore). In alcuni gruppi di funghi vengono prodotte un particolare tipo di aplanospore esternamente alla sporocisti,, chiamate conidiospore.

29 FUNGHI Le riproduzione sessuata è subordinata alla produzione di spore che, prodotte a milioni da ciascun individuo, vengono diffuse sostanzialmente attraverso il vento, l'acqua o insetti. La spora di un determinato sesso, una volta raggiunto il terreno o il substrato più adatto, nelle condizioni più favorevoli di umidità e temperatura, germina formando un filamento di cellule detto ifa (micelio primario). Per poter completare il ciclo biologico e organizzare le strutture riproduttive, dal micelio primario si deve passare al micelio secondario, vero organismo fungino. Così l'ifa generata da una spora con carica maschile si unisce ad una con carica sessuale opposta per formare il micelio secondario che genererà il frutto (carpoforo) portatore di nuove spore.

30 FUNGHI Tutti i funghi sono eterotrofi, cioè ricavano le sostanze nutritive dall'ambiente esterno assorbendole attraverso le pareti; essi rivestono un ruolo ecologico importantissimo perché sono in grado di decomporre il materiale organico presente nel terreno. Essi costituiscono un anello importantissimo dell'ecosistema, in quanto permettono la chiusura del ciclo della materia rendendola nuovamente disponibile all'organicazione da parte delle piante verdi. A seconda delle loro esigenze nutritive i funghi si dividono in saprofiti, parassiti e simbionti o mutualistici.

31 SAPROFITI Si definiscono saprofiti tutti quei funghi che degradano sostanze non viventi di origine animale o vegetale in composti meno complessi. Ad esempio vari composti organici come la lignina e la cellulosa vengono aggredite e disgregate da una miriade di differenti funghi, che con i loro enzimi sono in grado di smontarli e nutrirsene in una catena metabolica molto intricata rendendo questi composti sempre più semplici fino a ottenere un residuo minerale assimilabile dal fungo. Ogni fungo occupa una propria posizione in questa catena di demolitori altamente specializzati, tanto che se per una qualsiasi ragione un anello in questa successione venisse a mancare il processo metabolico si interromperebbe e l'insieme di organismi dipendenti dai precedenti muore. In pratica non esiste composto organico che i funghi non riescano a degradare. Ad esempio, la specie Hermodendron resinae è capace di metabolizzare il cherosene. Si comprende il ruolo di estrema importanza che questi organismi hanno nel riciclare la materia organica di rifiuto.

32 PARASSITI Si definiscono parassiti quei funghi che si nutrono di organismi viventi, portandoli a volte gradatamente a morte. In natura essi operano la selezione dei più forti. Alcuni fra questi funghi, come ad esempio Armillaria mellea,, dopo un iniziale comportamento da simbionte, diventano parassiti, per cui l'ospite (una pianta) viene ucciso, continuano poi con comportamento saprofita a nutrirsi della loro vittima anche quando questa è ormai morta; al contrario quelli definiti parassiti obbligati per distinguerli i dai precedenti che vengono detti facoltativi, muoiono se muore il loro ospite. Il parassitismo colpisce anche gli animali, l'uomo, gli insetti e gli stessi funghi, con specializzazioni ancora una volta anche estreme, Ne esistono anche di predatori, capaci cioè di catturare, con trappole anche sofisticate (cappi strozzanti, bottoni adesivi), le loro prede come ad esempio i nematodi.

33 Simbionti Si definiscono simbionti quelle forme di parassitismo controllato in cui una specie si avvantaggia dell'ospite e questi trae vantaggio dalla contaminazione col parassita ;; lo scambio è alla fine mutualistico. Ad esempio il fungo estrae zuccheri dalle radici della pianta ma per scambio chimico cede sali minerali, azoto potassio, fosforo. Il processo di infezione viene detto micorriza. Il fungo cede anche acqua, nel costruire le proteine durante il processo di polimerizzazione tra il gruppo amminico di un amminoacido e il gruppo carbossilico di un secondo, di cui la pianta attraverso l'assorbimento radicale si impadronisce

34 PHYLA ANIMALI Il phylum (plurale phyla) è il gruppo tassonomico gerarchicamente inferiore al regno e superiore alla classe. Il termine tipo è più usato in zoologia, divisione in botanica e nelle scienze di altri regni (protisti( protisti, monere e così via). Questa strana differenziazione si perpetua ancor oggi: invece di scegliere una volta per tutte un termine tra "tipo" e "divisione" si fa ricorso al greco-latinismo phylum (dal greco φυλόν,, "nazione", "tribù", ", "gente") che "dovrebbe" andar bene per tutti i regni. Comunque, in spagnolo e portoghese si usa correntemente l'adattamento filo. Gli organismi dello stesso phylum hanno un piano strutturale comune, non necessariamente evidente dalla morfologia esterna.

35 FUNGHI Il nome scientifico latino attribuito a un phylum è sempre un neutro plurale (finisce con la lettera "a"); - per le piante, termina con -phyta (p.es. Bryophyta, Cycadophyta) ) che viene reso in italiano con la terminazione - fite (Briofite, Cicadofite); - per i funghi, termina con -mycota (p.es. Ascomycota, Zygomicota), che viene reso con -miceti (Ascomiceti, Zigomiceti); in altri casi la terminazione è più variabile (p.es. Arthropoda, Mollusca, Chordata, Bryozoa), la finale "a" viene trasformata in italiano in "i" (Artropodi, Molluschi, Cordati, Briozoi).