MICRORGANISMI EUCARIOTICI

Transcript

1 MICRORGANISMI EUCARIOTICI CITOPLASMA RIBOSOMI MITOCONDRI RETICOLO ENDOPLASMICO APPARATO DI GOLGI NUCLEO DELIMITATO DA MEMBRANA NUCLEOLO CROMOSOMI LINEARI

2 GIARDIA: ASSENZA DI MITOCONDRI MANCATA ACQUISIZIONE? PERDITA? PRESENZA DI GENI BATTERICI PROBABILE ACQUISIZIONE DI ENDOSIMBIONTI PRE-MITOCONDRIALI PERDITA

3 TRICHOMONAS: ASSENZA DI MITOCONDRI IDROGENOSOMI LEGATI ALLA MEMBRANA NON CONTENGONO DNA CONVERTONO PIRUVATO ACETATO, CO 2 H 2 I GENI NUCLEARI CHE CODIFICANO LE LORO REAZIONI HANNO OMOLOGHI BATTERICI IPOTESI: PASSAGGIO DI TUTTI I GENI AL NUCLEO DELL OSPITE

4 NYCTOTHERUS OVALIS INTESTINO DELLE TERMITI ORGANELLI SIMILI AGLI IDROGENOSOMI MA CON DNA (FORSE ANCHE RIBOSOMI)

5 MICRORGANISMI EUCARIOTI FUNGHI PROTISTI MUFFE LIEVITI monocellulari PROTOZOI ALGHE MICROSCOPICHE

6 FUNGHI Evolutivamente più simili alle cellule animali che a quelle vegetali La parete cellulare è formata da glucani (>50%) mannoproteine (~ 40%) e CHITINA (2%) β (1,6)-glucano β (1,3)-glucano Mannoproteine Chitina (poli-nag) Rappresenta il 30% del peso secco Può essere digerita da β-glucanasi di varia origine

7 FUNGHI : NON FOTOSINTETICI ETEROTROFI IMMOBILI NUTRIZIONE: ASSIMILAZIONE RIPRODUZIONE MITOSI ASESSUATA GEMMAZIONE RIPRODUZIONE SESSUATA MEIOSI + FUSIONE DI CELLULE DI TIPO SESSUALE OPPOSTO

8 CICLO VITALE SUDDIVISI IN BASE PRESENZA (STRUTTURA) DI CORPI FRUTTIFERI TIPO E DISPOSIZIONE DELLE SPORE FILAMENTOSI multicellulari MUFFE LIEVITI monocellulari Corpi fruttiferi macroscopici

9 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

10 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)

11 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)

12 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)

13 Con l eccezione di Schizosaccharomyces pombe, i lieviti si replicano per gemmazione Un processo in cui la divisione del citoplasma è ineguale

14 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

15 Le cellule aploidi possono essere di tipo sessuale (mating type) diverso: a o alpha (α) a alfa Due cellule aploidi possono unirsi per formare uno zigote diploide 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

16 Le cellule aploidi possono essere di tipo sessuale (mating type) diverso: a o alpha (α) Riproduzione sessuata a alfa Due cellule aploidi possono unirsi per formare uno zigote diploide Il processo è innescato dai mating factors peptidi che inducono modificazioni morfologiche nel tipo sessuale opposto l interazione provoca la formazione degli shmoo ogni feromone interagisce con un recettore del tipo opposto 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

17 a i geni alpha-specifici sono inattivi, i geni a-specifici non sono repressi alfa alfa1 stimola i geni alfaspecifici, alfa2 reprime i geni a-specifici 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

18 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 1 a a alfa a HMR H O MAT HML Una cellula madre aploide può quindi invertire il proprio tipo sessuale e formare un diploide con la cellula figlia di segno opposto HMR a MAT HML alfa alfa Il meccanismo assicura la coesistenza di tipi diversi dopo la divisione cellulare garantendo la possibilità di entrare in stato diploide a a alfa HMR MAT HML I ceppi di laboratorio mancano del gene HO e formano quindi aploidi stabili

19 LIEVITO GEMMANTE: CICLO CELLULARE APLOIDI Cellule di tipo opposto aderiscono Che potranno germinare in condizioni di carenza di nutrienti gemmando dalla giunzione Lo zigote riprende la crescita vegetativa La replicazione si arresta Una meiosi origina 4 spore aploidi (ascospore) I nuclei si fondono formando lo zigote I citoplasmi si fondono Formando eterocarionti transitori

20 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 milioni di anni fa Carenza di nutrienti Coniugazione Aploide-Mitosi Zigote Ascospore quiescenti Asco zigotico Meiosi Diploide Mitosi Sporulazione Asco azigotico

21 PROTOZOI UNICELLULARI NON FOTOSINTETICI MOBILI CILIATI AMEBE FLAGELLATI APICOMPLEXA NUTRIZIONE INGESTIONE FAGOCITOSI ASSIMILAZIONE

22 RIPRODUZIONE ASESSUATA SESSUATA FISSIONE BINARIA SCISSIONE MULTIPLA CONIUGAZIONE SINGAMIA GEMMAZIONE

23 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

24 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

25 SUBITO DOPO LO SCAMBIO I CONIUGANTI SI SEPARANO ENTRAMBI VANNO CONSIDERATI CELLULE FIGLIE L EVENTO DI RIPRODUZIONE SESSUATA AZZERA L OROLOGIO BIOLOGICO

26 FLAGELLATI (es. Giardia) flagelli Disco di adesione (ventrale) nuclei Giardia produce cisti bi- o tetra-nucleate per garantirsi il passaggio da un ospite all altro Corpo mediano (microtubuli) cisti trofozoite divisione trofozoite cisti

27 MANI/ACQUA/CIBO CONTAMINATI Ma le cisti no Cisti e trofozoiti passano nell ambiente I trofozoiti muoiono

28 Trichomonas:solo trofozoiti, non forma cisti (in qualche caso pseudocisti) Membrana ondulante assostile flagelli Divisione binaria

29 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)

30 APICOMPLEXA (es. Plasmodium) Endoparassiti, in genere intracellulari Devono il proprio nome a un organello (apicoplasto) apicoplasto l apicoplasto deriva da un cloroplasto che ha acquisito capacità diverse da quelle fotosintetiche L estremità apicale è caratterizzata da Anelli polari Vescicole (Rhoptrie) micronemi microtubuli Strutture contrattili Queste strutture sono implicate nel meccanismo di ingresso nelle cellule

31 Plasmodium ha un ciclo complesso che prevede forme diverse sporozoiti schizonti Ghiandole salivarie merozoiti oocisti oocinete anelli zigote gameti schizonti trofozoiti gametociti

32 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

33 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

34 In condizioni ambientali ostili le amebe possono formare cisti Trofozoita di Entamoeba cisti 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

35 Alcune specie sono patogene per l uomo Entamoeba hystolitica provoca la dissenteria

36 Naegleria e Balamuthia possono dare meningoencefaliti In persone normali attravero la mucosa nasale (Naegleria) NAEGLERIA ACANTHOAMEBA/ BALAMUTHIA cisti trofozoiti O immunocompromesse Attraverso le vie respiratorie (Balamuthia) Forme flagellate Acanthamoeba dà cheratiti oculari entrando dalla congiuntiva

37 AMEBE SOCIALI PLASMODIALI ES. Physarum policephalum Plasmodio vero, multinucleato, forma una rete sul substrato, si muove per oscillazioni del citoplasma CELLULARI es. Dycthostelium discoideum amebe singole Pseudoplasmodio In condizioni di stress può formare corpi fruttiferi e sclerozi In condizioni di stress forma un corpo fruttifero con spore

38 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 cells) in lumache mobili

39 Le lumache si trasformano poi in corpi fruttiferi che portano circa spore vitali sostenute da cellule morte (che hanno formato lo stelo)

40 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) spore Cibo (batteri) spore spore Forme ameboidi a vita libera (riproduzione) stelo aggregazione

41 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) Anelli polari L estremità apicale è caratterizzata da Vescicole (Rhoptrie) micronemi microtubuli Strutture contrattili Queste strutture sono implicate nel meccanismo di ingresso nelle cellule Normalmente Immobili a parte Alcune fasi del ciclo vitale

42 Plasmodium ha un ciclo complesso che prevede forme diverse sporozoiti schizonti Ghiandole salivarie merozoiti oocisti oocinete anelli zigote gameti schizonti trofozoiti gametociti Fase schizogonica (asessuata) Fase sporogonica (sessuata)

43 Toxoplasma

44 Toxoplasma