Genetica dei batteri e geni in movimento 27/11/11 17/08/12 17/08/12 Genetica dei batteri e geni in movimento 1 1 1 1

I batteri hanno dimensioni medie di 1000 nanometri; 17/08/12 I batteri hanno dimensioni medie di 1000 nanometri; contengono un solo cromosoma circolare (un milione di basi); 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.

degradativi, per metabolizzare sostanze tossiche; 17/08/12 Plasmidi: degradativi, per metabolizzare sostanze tossiche; col, codificano per le colicine, che uccidono altri batteri; della virulenza, trasformano l’ospite in patogeno; F, consentono lo scambio di materiale genetico; R, conferiscono resistenza ad alcuni antibiotici.

Lo scambio di geni nei batteri 27/11/11 17/08/12 17/08/12 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. 4 4 4 4

Lo scambio di geni nei batteri 27/11/11 17/08/12 17/08/12 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 all’altra; può avvenire ricombinazione del materiale genetico. 5 5 5 5

27/11/11 17/08/12 17/08/12 La coniugazione 6 6 6 6

La coniugazione 7 7 7 27/11/11 17/08/12 17/08/12 7 Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011 7 7 7 7

Lo scambio di geni nei batteri 27/11/11 17/08/12 17/08/12 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. 8 8 8 8

Lo scambio di geni nei batteri 27/11/11 17/08/12 17/08/12 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 l’infezione. 9 9 9 9 9

Caratteristiche dei virus 27/11/11 17/08/12 17/08/12 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 10 10 10 10

Caratteristiche dei virus 27/11/11 17/08/12 17/08/12 Caratteristiche dei virus Curtis et al. Invito alla biologia.blu © Zanichelli editore 2011 11 11 11 11

Gli elementi trasponibili 27/11/11 17/08/12 17/08/12 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 all’altra del cromosoma o da un cromosoma a un altro; trasposasi è l’enzima che catalizza questa inserzione; il frammento non scompare dal suo punto di origine, si duplica. 12 12 12 12

Gli elementi trasponibili 27/11/11 17/08/12 17/08/12 Gli elementi trasponibili Trasposoni semplici (elementi IS): corti, possono provocare mutazioni, non portano fuori altri geni se non quelli della trasposizione. 13 13 13 13

Gli elementi trasponibili 27/11/11 17/08/12 17/08/12 Gli elementi trasponibili Trasposoni complessi: portano geni che codificano per altre proteine. 14 14 14 14

Gli elementi trasponibili 27/11/11 17/08/12 17/08/12 Gli elementi trasponibili Altri trasposoni eucarioti, detti retrotrasposoni o retroelementi, sono copiati in RNA e poi in DNA prima del loro inserimento in un nuovo punto del cromosoma. Sono residui di infezioni di antichi retrovirus. Si spostano seguendo la sequenza DNA → RNA → DNA. I retrotrasposoni possono servire come marcatori per ricostruire l’evoluzione, confrontando quelli in comune tra specie diverse. 15 15 15 15