CONIUGAZIONE BATTERICA

Transcript

1 CONIUGAZIONE BATTERICA

2 Come si coltivano batteri in laboratorio Terreno minimo: acqua, sali inorganici, fonte di carbonio Batteri prototrofici: crescono in terreno minimo Batteri auxotrofici: Incapaci di crescere in terreno minimo, se non complementato da altre sostanze

3 Cosa si vede

4 Genoma batterico: - Non delimitato da membrana - Singolo cromosoma circolare - Quasi totale assenza di sequenze non codificanti - Non avviene la meiosi Le cellule figlie sono sempre uguali alle cellule madri? Esiste un qualche tipo di unione sessuale?

5 Lederberg e Tatum: la scoperta della coniugazione Evento simile alla riproduzione sessuata

6 Attraverso il poro passano solo i soluti e non I batteri Coniugazione richiede il contatto fisico

7 Pilo di coniugazione: ponte e poro con cui le cellule si scambiano materiale genetico

8 Per caso Hayes ( 53) scopre un altro tipo di passaggio di informazione: una variante del ceppo originale che non produce ricombinanti quando incrociata al ricevente. La coniugazione e diseguale: Una cellula e donatore (di una parte del materiale genetico), l altra (mutante) e solo ricevente, esiste una sorta di asimmetria sessuale. In contatto con ceppi wild-type, il difetto era recuperato: Fattore di fertilita (F) era trasmissibile.

9 F e un plasmide, che esprime geni per la generazione del pilo. Si duplica con replicazione rotante, in cui trasferisce un singolo filamento e una copia rimane in donatore

10 Il fattore F è un PLASMIDE Molecola di DNA a doppia elica, circolare Circa 100 kbp Replica in modo autonomo dal cromosoma - origine di replicazione vegetativa Contiene geni - per la propria replicazione - per costruire il pilus sessuale - per coniugare

11 I ceppi Hfr Luigi Luca Cavalli Sforza scopre un ceppo F+ con delle particolarità: 1. Incrociato con F- produce un numero di ricombinanti 1000 volte superiore ad un F+ normale (da qui il nome High Frequency of Recombination) 2. Negli incroci Hfr x F- nessun F- era convertito in F+ o Hfr (diversamente dagli incroci F+ x F-) F+: met+ x F-: met- = 1/10-7 ricombinanti (ma tutta la popolazione diventa F+) Hfr: met- x F-: met- = 1/10-4 ricombinanti (ma tutta la popolazione rimane F-)

12 Il ceppo Hfr deriva dall integrazione del fattore F nel cromosoma batterico à durante la coniugazione il fattore F promuove il trasferimento di materiale cromosomico con alta efficienza à trasforma il cromosoma batterico in un maxiplasmide

13 I geni del donatore possono essere trasferiti in tutto o in parte nel ricevente; questi possono essere incorporati nel ricevente mediante crossing over (doppio) e quindi ricombinare (creazione di ricombinanti). DIPLOIDE PARZIALE (ricorda questo nella genetica dell'operatore)

14 Perché in un incrocio F+ x F si ottengono ricombinanti per i marcatori cromosomici? In una popolazione di batteri F+ può succedere che il plasmide F si integri nel cromosoma batterico. Questi eventi sono (quasi) casuali e rari (frequenza circa 10-6 ) Si producono così cloni indipendenti di cellule Hfr mescolate alla stragrande maggioranza di cellule F+. Solo questa sottopopolazione di batteri Hfr è responsabile del trasferimento del cromosoma negli incroci F+x F e quindi della ricombinazione (a bassa frequenza) di marcatori cromosomici.

15

16 Coniugazione interrotta (da una agitazione meccanica): gli alleli entravano nel ricevente F- secondo un ordine preciso = si formano meno ricombinanti contenenti i geni più tardivi Hfr azi r ton r gal + str s X F - azi s ton s lac - gal - str + nella coniugazione il trasferimento del DNA a singolo filamento inizia da un punto fisso del cromosoma: la ORIGINE, che e il punto in cui e inserito F. F e trasferito per ultimo

17 Mappa genetica a tempo (unità di misura: minuti)

18 Alle volte il ceppo F fuoriesce con meccanismi simili (ma in ordine inverso) alla sua entrata: alle volte il meccanismo e imperfetto che include frammenti di genoma batterico. Questi plasmidi (F ) sono usati per creare diploidi parziali (per studi di dominanza ed epistasi di un certo gene o gruppo di geni) I plasmidi sono il modo con cui si trasporta, amplifica e manipola il DNA. ESSENZIALI IN BIOLOGIA MOLECOLARE

19

20 Trasformazione