PROCARIOTI VS EUCARIOTI ANATOMIA CELLULARE COMPARATA ORGANIZZAZIONE DEL GENOMA E DEI CROMOSOMI REGOLAZIONE DELL ESPRESSIONE GENICA

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1 PROCARIOTI VS EUCARIOTI ANATOMIA CELLULARE COMPARATA ORGANIZZAZIONE DEL GENOMA E DEI CROMOSOMI REGOLAZIONE DELL ESPRESSIONE GENICA

2 CELLULE PROCARIOTICHE ED EUCARIOTICHE Eucariota: vero nucleo Procariota: nucleo primordiale DIFFERENZE: Dimensioni Diversa organizzazione nucleare Diverse strutture citoplasmatiche Diversità strutturale degli involucri esterni Diversità metaboliche e riproduttive

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4 CARATTERISTICHE PRINCIPALI DI PROCARIOTI ED EUCARIOTI

5 I batteri sono piu piccoli degli eucarioti Eucariotic cell diameter from 2 to 200 μm S.cerevisiae 4 micrometri aploide 6 micrometri diploide eccezioni che conferma la regola Epulopiscium fishelsoni, simbionte del pesce chirurgo batterio di 100 μm x 0.5mM thiomargarita. Thiomargarita namibiensis

6 La parete il peptidoglicano e la COLORAZIONE DI GRAM

7 FORME CELLULARI RAPPRESENTATIVE DEI PROCARIOTI

8 FLAGELLI E MOTILITA FLAGELLI: appendici cellulari lunghe e sottili, libere ad una estremità MICROFOTOGRAFIA ELETTRONICA FOTOGRAFIA AL MICROSCOPIO OTTICO I flagelli sono disposti in modo diverso nei diversi batteri Fotografie al microscopio ottico Cellule colorate con colorante di Leifson, specifico per i flagelli

9 Ciglia e flagelli batterici sono organizzati diversamente da quelli eucariotici

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11 La Spora é evolutivamente recente E un criterio tassonomico. Gli archea non sanno sporificare. La sporificazione si e evoluta dopo che la maggior parte dei procarioti si e evoluta. Nei batteri e una forma di resistenza Nei lieviti le spore sono il risultato della meiosi-sessualita -funzione diversa

12 SPORE O ENDOSPORE Forme di resistenza proprie di ALCUNI batteri in condizioni ambientali sfavorevoli CICLO VITALE DI UN BATTERIO SPORIGENO

13 I procarioti posseggono un genoma costituito da un cromosoma circolare in copia singola (aploidi) Le cellule eucariotiche posseggono sia un genoma nucleare che a livello di organuli. Il genoma nucleare è organizzato in alcune decine di cromosomi: In copia singola, ovvero aploidi (S. cerevisiae e cellule germinali) In duplice copia, ovvero diploidi (animali) In molteplice copia, ovvero poliploidi (piante)

14 Il genoma dei procarioti 1. Non è provvisto di una membrana nucleare che lo separa dal citoplasma. 2. Ha un unico genoma circolare costituito da una doppia elica di DNA. 3. E. Coli = 4x10 6 bp di cui il 99% è costituito da sequenze codificanti o regolatrici e solo l 1% da sequenze ripetute non codificanti. 4. I geni sono organizzati in operoni ovvero unità funzionali in cui i geni correlati per attività (es. enzimi di una via metabolica) sono posti l uno accanto all altro sul cromosoma, trascritti in un unico mrna e regolati in blocco.

15 IL CROMOSOMA BATTERICO

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17 DNA batterico in media 4x10 alla sesta bp da 0.65 a 10 megabasi. Il DNA e superavvolto. e una molecola circolare I batteri possono anche avere fino a 3-4 plasmidi

18 IL NUCLEOIDE BATTERICO Micrografia elettronica a trasmissione su sezione sottile di E. coli Stesso soggetto di (a) con i contorni del nucleoide evidenziati

19 FOTOGRAFIA AL MICROSCOPIO OTTICO DI CELLULE DI ESCHERICHIA COLI DOPO IL TRATTAMENTO PER LA VISUALIZZAZIONE DEL NUCLEOIDE

20 IL NUCLEO E I PORI NUCLEARI Micrografia elettronica di una cellula di lievito dopo preparazione mediante criodecapaggio Sezione sottile di tessuto adiposo di topo

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24 Procarioti vs Eucarioti Genetica Procarioti, geni organizzati in operoni, duplicazione, trascrizione, traduzione associati. Eucarioti, duplicazione nel nucleo, geni con introni, maturazione del trascritto, trasporto attraverso membrana nucleare, traduzione mrna-proteina, nel citoplasma.

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26 nei procarioti I geni sono organizzati in operoni, ossia geni che codificano per una funzione sono tutti assieme, vicini operone LAC la trascrizione del DNA in RNA avviene simultaneamente. Poiche non ci sono introni e membrana nucleare la trascrizione e simultanea alla traduzione dell RNA in proteina.

27 Gli eucarioti hanno strutture intracellulari specializzate, mitocondri

28 DIMENSIONI DEL GENOMA IN VARI GRUPPI DI ORGANISMI

29 Gruppi principali CARATTERISTICHE EUCARIOTI PROCARIOTI Alghe, funghi, protozoi, piante ed animali Batteri Dimensioni approssimative >5µm Da 0,5 a 3,0µm Strutture nucleari Nucleo Classica membrana Nessuna membrana Cromosomi Filamenti di DNA Un solo DNA circolare Strutture citoplasmatiche Genoma diploide Mitocondri Presenti Assenti Corpi del Golgi Presenti Assenti Genoma aploide Reticolo endoplasmatico Presente Assente Ribosomi (coeff. di sedimentazione) Parete 80S(60S+40S) 70S(50S+30S) Membrana citoplasmatica Contiene steroli Non contiene steroli Assente o formata da chitina Struttura complessa (proteine, lipidi, peptidoglicano) Riproduzione Sessuata ed asessuata Asessuata (scissione binaria) Movimento Flagello complesso, se presente Flagello semplice, se presente Respirazione Per mezzo di mitocondri Per mezzo di membrane citoplasmatiche

30 Differenze fra Bacteria e Archea Struttura Batteri Archea Parete Acido Muramico presente AM assente Lipidi Legami estere Legami etere Metanogenesi Assente Possibile RNA polimerasi Una Molte TRNA iniziatore fmet Met Ribosomi sensitivi a streptomicina Res a Strep e clor e cloramfenicolo Resistenti alla Difteria Toxin Sensibili a Dift Tox

31 Caratteristiche metaboliche di batteri e archea Fissano l azoto atmosferico. Sintetizzano la Vitamina B12 Utilizzano fonti inorganiche di energia, NH4, H2S, Fe2, H2. Fotosintetizzano in assenza di Clorofilla. Utilizzano un accettore terminale di elettroni inorganico (Co2, No3-, SO4 2-, S, Fe3+) come alternativa all O2. Possono crescere anaerobiamente. Utilizzano H2S, H2 o sostanze organiche come donatori di elettroni nella fotosintesi.