Nei batteri non è presente una membrana nucleare

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1 La cellula procariota (Bacteria e Archaea) Morfologia generale Composizione chimica Le strutture cellulari e le loro funzioni parte 1 L involucro Appendici esterne: Le strutture cellulari e le loro funzioni parte 2 (l interno) Il materiale genetico: cromosoma, plasmidi L apparato trascrizionale: RNA polimerasi L apparato traduzionale: Ribosomi Altro materiale citoplasmatico QUESTA LEZIONE Nei batteri non è presente una membrana nucleare Nucleoide il CROMOSOMA BATTERICO (nucleoide) l informazione genetica è organizzata in un unico cromosoma (ma alcuni batteri hanno più di un cromosoma) - dimensioni medie: paia di basi, 1.7 mm il cromosoma è circolare (ma alcune speci batteriche hanno un cromosoma lineare) Il DNA è associato a proteine, ma non è altamente organizzato come negli eucarioti

2 I PLASMIDI Molti batteri oltre al cromosoma contengono molecole di DNA più piccole (da 1-2,000 a ca. 100,000 paia di basi), dette plasmidi. Queste molecole non sono indispensabili per le funzioni fondamentali del batterio (ceppi della stessa specie possono esserne privi). I plasmidi sono generalmente circolari (alcuni molecole di DNA lineare). Funzioni codificate dai plasmidi I plasmidi replicano indipendentemente dal cromosoma del batterio, anche se possono aver bisogno di svariate funzioni codificate dalla cellula ospite per poter replicare I plasmidi possono codificare per diverse funzioni che conferiscono al batterio nuove proprietà: RESISTENZA AD ANTIBIOTICI E, SOSTANZE TOSSICHE, RADIAZIONI CAPACITA DI PRODURRE ANTIBIOTICI, TOSSINE, FATTORI DI VIRULENZA NUOVE CAPACITA METABOLICHE CAPACITA DI CONIUGARE La coniugazione batterica Alcuni plasmidi sono capaci di trasferirsi da un batterio a un altro: PLASMIDI CONIUGATIVI

3 Regola dell appaiamento (o di Chargaff) Le due eliche del DNA sono disposte in maniera asimmetrica ed antiparallela Sequenza: AGTC

4 Replicazione semiconservativa Il DNA è fatto (anche) di geni Che cos è un gene? E' l'unità funzionale del patrimonio ereditario. Un gene è quella parte di DNA che contiene le informazioni per la fabbricazione di una singola proteina e/o che contribuisce ad una funzione o ad un fenotipo. Un gene viene espresso tramite la trascrizione e (in genere) la traduzione (DNA>RNA>Proteina). Sequenze promotrici della trascrizione in E. coli ATG Inizio sequenza codificante Sequenze riconosciute dall RNA polimerasi (enzima responsabile della trascrizione dei geni)

5 LA TRASCRIZIONE RNA polimerasi 5' 3' 3' 5' 5' RNA 3' 3' polimerasi 5' 5' RNA 3' 3' polimerasi 5' 5' I PROCESSI DI TRASCRIZIONE E TRADUZIONE DNA (doppia elica) Il codice genetico è universale

6 L APPARATO TRASCRIZIONALE DEI PROCARIOTI i Bacteria posseggono una RNA polimerasi relativamente semplice sensibile all antibiotico rifampicina (e streptolidigina) l RNA polimerasi degli Archaea è più complessa ha caratteristiche funzionali simili a quelle degli Eucaria è insensibile alla Rifampicina LA TRADUZIONE le "REGOLE DI TRADUZIONE" costituiscono il "CODICE GENETICO" il CODICE GENETICO è (quasi) "UNIVERSALE" IL PRIMO AMMINOACIDO CHE VIENE INSERITO IN UNA CATENA POLIPEPTIDICA nei Bacteria è una metionina modificata: formil-metionina (f-met) in Archaea e Eukarya è la metionina

7 L APPARATO TRADUZIONALE DEI PROCARIOTI I PROCARIOTI HANNO RIBOSOMI PIU PICCOLI DI QUELLI DEGLI EUCARIOTI Antibiotici inibitori della sintesi proteica Aminoglicosidi Tetracicline Macrolidi Cloramfenicolo streptomicina, kanamicina (30S) (30S) Eritromicina (50S) (50S) In genere attivi contro Gram positivi e Gram negativi. Gli Archaea sono insensibili a questi antibiotici La tossina difterica inibisce la sintesi proteica legandosi a un fattore di allungamento della traduzione. La tossina difterica inibisce la sintesi proteica di Eucarioti e Archaea (in vitro), ma non quella di Bacteria questi fatti evidenziano differenze e similitudini tra le "macchine" preposte alla traduzione nei tre domini Nei Procarioti trascrizione e traduzione di un messaggero possono avvenire contemporaneamente

8 un messaggero può coprire più geni e codificare per più proteine Trascrizione e traduzione negli eucarioti L'unitarietà del mondo vivente ORGANIZZAZIONE CELLULARE SOSTANZIALE SIMILARITÀ DEL METABOLISMO CENTRALE DNA-RNA-PROTEINE SOSTANZIALE SIMILARITÀ DEI PROCESSI DI REPLICAZIONE. TRASCRIZIONE E, SOPRATTUTTO, TRADUZIONE. UNIVERSALITÀ DEL CODICE GENETICO

9 Alcune tra le principali caratteristiche che differenziano Bacteria, Archaea, e Eukarya Caratteristica Bacteria Archaea Eukarya Organizzazione cellulare procariote Membrana nucleare DNA cromosomale circolare Mureina nella parete cellulare Sensibilità a antibiotici β-lattamici Lipidi di membrana: legami con glicerolo estere etere estere Ribosomi 70S 70S 80S Inizio di traduzione: trna con fmet Met Met Sensibilità a cloramfenicolo, streptomicina, kanamicina Chemiolitotrofia: Fissazione di azoto elementare Fotosintesi con produzione di O