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1. Invito alla biologia.blu B – Biologia molecolare, genetica ed evoluzione 2 H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, G. Flores.

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2 Invito alla biologia.blu B – Biologia molecolare, genetica ed evoluzione 2 H. Curtis, N. S. Barnes, A. Schnek, G. Flores

3 Genetica di virus e batteri Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore

4 4 Lo scambio di geni nei batteri Coniugazione, trasferimento diretto da un batterio a un altro; trasformazione, DNA catturato da ambiente esterno; trasduzione, passaggio di geni batterici mediato da virus; infezione virale, provoca integrazione di acidi nucleici virali; trasferimento di trasposoni, segmenti di DNA dotati della capacità di spostarsi in autonomia.

5 5 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lo scambio di geni nei batteri I batteri hanno dimensioni medie di 1000 nanometri; contengono un solo cromosoma circolare; la duplicazione ha un solo punto di origine; tutti i batteri contengono anche i plasmidi, molecole di DNA circolare e a doppio filamento con due o pochi geni, si duplicano in autonomia.

6 6 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lo scambio di geni nei batteri Plasmidi: degradativi, per metabolizzare sostanze tossiche; col, codificano per le colicine, che uccidono altri batteri; della virulenza, trasformano lospite in patogeno; F, consentono lo scambio di materiale genetico; R, conferiscono resistenza ad alcuni antibiotici.

7 7 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lo scambio di geni nei batteri La coniugazione: i pili sono strutture proteiche che collegano due batteri, uno F + (con plasmide) e uno F - (senza plasmide); attraverso il pilo il plasmide F viene trasferito alla cellula F - ; i plasmidi F possono integrarsi nel genoma batterico (cellula Hfr); porzioni del cromosoma batterico passano da una cellula allaltra; può avvenire ricombinazione del materiale genetico.

8 8 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 La coniugazione

9 9 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011 La coniugazione

10 10 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lo scambio di geni nei batteri Nel 1959 scienziati giapponesi scoprirono che la resistenza agli antibiotici può essere trasferita da un batterio a un altro. Plasmide R: contiene i geni che conferiscono resistenza agli antibiotici; questi geni codificano per enzimi che degradano il farmaco o ne riducono gli effetti i geni possono essere trasferiti al cromosoma batterico, a virus e a batteri di altre specie compresi patogeni umani.

11 11 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Lo scambio di geni nei batteri Trasformazione: un batterio cattura un frammento di DNA da un batterio morto attraverso i fattori di competenza. Trasduzione: è il virus che trasporta materiale genetico da un batterio a un altro attraverso linfezione.

12 12 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Caratteristiche dei virus Storia dei virus: fine 1800, venne identificato il primo virus delle foglie del tabaccos solo 20 anni dopo capirono che non era un batterio né una tossina; 1900, il virus della febbre gialla fu il primo virus patogeno per luomo a essere identificato; 1931, solo con linvenzione di microscopi elettronici si iniziò a studiarne la struttura.

13 13 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Caratteristiche dei virus

14 14 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Caratteristiche dei virus Lesterno: capside, ovvero linvolucro proteico esterno; alcuni hanno un rivestimento lipoproteico che deriva da ospiti infettati; glicoproteine di membrana, facilitano lingresso nella cellula ospite; linvolucro esterno del virus determina la specificità per un tipo di ospite.

15 15 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Caratteristiche dei virus Linterno: lacido nucleico può essere a DNA, RNA, a singolo o a doppio filamento, circolare o lineare; non hanno citoplasma, né apparati metabolici, si replicano solo nella cellula ospite viva utilizzando i suoi enzimi; il cromosoma virale codifica per le proteine di rivestimento e per gli enzimi che demoliscono la cellula ospite.

16 16 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011 Caratteristiche dei virus Ciclo litico: la cellula ospite viene distrutta, con la produzione di nuovi virus. Ciclo lisogenico: il batteriofago detto temperato integra il proprio materiale genetico nel cromosoma batterico. I batteri così ottenuti si chiamano lisogeni. Con il tempo il profago può attivarsi e dare inizio a un ciclo litico.

17 17 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Caratteristiche dei virus Trasduzione: il DNA batterico inglobato dal virus può essere trasferito con una nuova infezione alla cellula ospite successiva. generalizzata: quando il frammento di DNA batterico è casuale e deriva dal ciclo litico; specializzata: quando la porzione di DNA è contigua al sito di inserzione del profago

18 18 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011 Caratteristiche dei virus

19 19 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 HIV e AIDS Lesempio dellHIV, causa dellAIDS: retrovirus a RNA; trascrittasi inversa: favorisce lintegrazione dellRNA nel genoma della cellula ospite; utilizza le risorse della cellula ospite per produrre nuove particelle virali; linserimento non danneggia la cellula ospite.

20 20 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011 HIV e AIDS

21 21 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Gli elementi trasponibili Trasposoni: scoperti per la prima volta da Barbara McClintock (1950); presenti sia in eucarioti sia in procarioti; segmenti di DNA che si spostano da una zona allaltra del cromosoma o da un cromosoma a un altro; trasposasi è lenzima che catalizza questa inserzione; il frammento non scompare dal suo punto di origine, si duplica.

22 22 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Gli elementi trasponibili Trasposoni semplici: corti, possono provocare mutazioni, non portano fuori altri geni se non quelli della trasposizione.

23 23 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Gli elementi trasponibili Trasposoni complessi: portano geni che codificano per altre proteine.

24 24 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2012 Gli elementi trasponibili I trasposoni eucarioti, detti retrotrasposoni o retroelementi, sono copiati in RNA e poi in DNA prima del loro inserimento in un nuovo punto del cromosoma. I retrotrasposoni possono servire come marcatori per ricostruire levoluzione, confrontando quelli in comune tra specie diverse.


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