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FENOMENI di RICOMBINAZIONE GENICA - CONIUGAZIONE

medicina


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FENOMENI di RICOMBINAZIONE GENICA - CONIUGAZIONE

FENOMENI di RICOMBINAZIONE GENICA

Incorporazione stabile di nuovi geni nella cellula ricevente.

Abbiamo tre meccanismi:

Ø      TRASFORMAZIONE

Ø      TRASDUZIONE

Ø      CONIUGAZIONE

TRASFORMAZIONE

Una cellula batterica viene danneggiata e avviene la sua lisi® libera all'esterno il proprio Dna, se nelle vicinanze è presente un'altra cellula batterica (cellula NATURALMENTE COMPETENTE) il Dna liberato riesce a penetrare nella nuova cellula che può così esprimere nuovi geni. 111c27b



Batterio naturalmente competente® capace di acquisire frammenti di Dna ed essere trasformato (Streptococcus pneumoniae, B. Cercus, Pseudomonias spp).

Trasformazioni artificiali® per batteri che si rifiutano di acquisire Dna (E. coli), possono essere costretti artificialmente a ridurre le proprie barriere e far entrare il nuovo Dna.

CONIUGAZIONE

I batteri devono presentare dei plasmidi (Dna extracromosomiale circolare bicatenario), che non contengono geni essenziali, però in condizioni adatte possono esprimersi fenotipicamente. Codificano geni per l'accoppiamento e per la capacità di scambio di materiale genetico (sex pili)® plasmidi coniugativi, inoltre, possono codificare i fattori per la virulenza e la resistenza ai metalli pesanti e agli antibiotici.

Due cellule batteriche si devono toccare, poi si passa al trasferimento di materiale genetico, dal DONATORE al RICEVENTE. Il materiale genetico trasferito è, di solito, un plasmide o una parte trascritta del cromosoma genico. Di solito, passa un'unica elica, l'altra viene creata dal batterio ricevente.

Plasmidi coniugativi® capaci di codificare la capacità di essere un batterio donatore® fattore F (fertilità). Nei batteri Gram- codifica il sex pilus e alcune proteine necessarie al trasferimento del Dna.

BATTERI F+ e F-

F può essere libero nel citoplasma o integrato nel cromosoma (F trova sedi d'inserzione).

Donatori F+® f libero nel citoplasma, si trasmette facilmente al ricevente, spesso insieme con altri geni per l'antibiotico resistenza.

DONATORI HFR

Il fattore F è integrato nel cromosoma.

Tramite il sex pilus il ricevente acquisisce geni dal donatore, durante la replicazione del cromosoma. Spesso F non viene trasmesso al ricevente, perché la coniugazione dura meno del

tempo necessario al passaggio di tutto il cromosoma e F  è l'ultima porzione di Dna ad essere trasferito. Nel ricevente compaiono caratteri del donatore.

PLASMINDI CONIUGATIVI

Gram-® E.coli, Pseudomonas

Gram+® Staphylococus, streptococcus (no sex pilus)

Batteri® cellule vegetali                      Batteri® funghi

Ø      Non sempre il Dna ricevuto è in grado di replicare

Ø      Si può ricombinare nel genoma del ricevente

ASPETTI VETERINARI

Ø      Antibiotico-resistenza® dovuto al maggior uso d'antibiotici in terapia, provoca una forte selezione di plastidi a resistenza multipla.

Ø      Plasmidi (fattori R)® portano geni di resistenza multipla, inoltre molti sono di tipo CONIUGATIVO® resistenza di tipo INFETTIVO o EPIDEMICO.

Può trasmettere al ricevente un potente patrimonio di resistenza.

La maggior parte dei ceppi antibiotico-resistenti che compaiono spontaneamente o artificialmente in laboratorio derivano da mutazioni a carico del Dna cromosomiale® modificazioni plasmidiche a carico dei trasporti cellulari.




TRASPOSIZIONE

Un gene si sposta da un punto all'altro del genoma, è un evento raro nel campo batterico, è legato alla presenza di particolari elementi genetici.

Sequenze d'inserzione® sono lunghe circa 1000 nucleotidi, possono essere presenti in punti specifici del Dna cromosomiale o plastidico. Portano solo l'informazione genetica necessaria per il loro movimento.

Numerose IS (sequenze d'inserzione) sono convenzionalmente contrassegnate da numeri e sigle dei batteri.

Se prendiamo diversi cloni di una stessa specie, hanno punti d'inserzione diversiÞ possono essere distinti.

In alcuni casi il plasmide può portarsi nel Dna cromosomiale, perché ci sono IS ugualiÞ riesce ad inserirsi.

PASSAGGIO di MATERIALE GENETICO® TRASPOSONI

Hanno dimensioni maggiori rispetto alle IS, portano geni di antibiotico resistenza e molti sono costituiti da uno o più geni compresi fra IS uguali.

Riesce a muoversi come una singola unità dal cromosoma al plasmide® aumentano le capacità di trasmettere una maggiore antibiotico-resistenza.

BATTERIOFAGI

Virus dei batteri (nanometri).

Non sono cellule, non hanno capacità autonome di catabolismo, sono costituiti da acido nucleico e proteine. Questi virus hanno la capacità di riconoscere determinati recettori presenti sulle superfici dell'ospite. Hanno due modi per replicarsi:

CICLOLITICO® il virus entra in contatto con il batterio e l'acido nucleico del virus va a modificare le attività metaboliche, in modo da produrre proteine per se stesso. Entrerà poi nel suo ciclo riproduttivo® ASSEMBLAGGIO. La cellula del batterio si rompe e il ciclo si ripete.

CICLOLISOGENO o LISOGENICO® Il virus inocula il suo Dna, questo circolarizza e viene integrato dai geni del cromosoma batterico. Non si ha attività replicativa del virus; la cellula batterica si moltiplica e il ciclo lisogeno può essere mantenuto per generazioni, ma se il microrganismo subisce un evento squilibrante si ha la replicazione del virus che si stacca

dal cromosoma e costringe il batterio a produrre proteine per se stesso ® ciclo litico.

Quest'attività è tipica dei fagi temperati, che predominano in natura grazie alla tollerabilità dei batteri.

Le cellule batteriche hanno degli enzimi di restrizione che sono un sistema di difesa dall'entrata di Dna dei virus: recidono le sequenze che riconoscono del virus (E.coli® Eco R-I).

I batteri lisogeni che tollerano l'infezione fagica possono trarre vantaggio da questo stato in un ambiente in continuo cambiamento.

TRASDUZIONE

Ricombinazione genetica mediata dal betteriofago, n'esistono di due tipi: GENERALIZZATA e RISTRETTA.

GENERALIZZATA

Avviene sia con fagi litici che lisogenici, ogni gene può essere trasferito, ma la frequenza è molto bassa (            cellule infettate da salmonella).

È un errore che avviene in fase di assemblaggio® il Dna fagico modifica l'attività della cellula a proprio vantaggio, il Dna batterico viene frammezzato, ma non si degrada completamente. La fase di assemblaggio è terminale, quando il fago si torna a formare e torna a costituire il suo Dna, inserisce anche alcuni frammenti del Dna dell'ospiteÞ quando andrà ad infettare una nuova cellula questa riceverà parte del Dna batterico morto.

RISTRETTA o SPECIALIZZATA

Tipica dei fagi temperati. Il Dna del virus s'integra con quello del batterioÞ quando si replica manterrà il Dna virale.

A seguito di sollecitazioni il Dna virale comincia a duplicarsi® l'acido nucleico si stacca dal cromosoma e si tira dietro un gene batterico. A seguito di una nuova infezione la nuova cellula riceverà parte del Dna del vecchio batterio.

La frequenza è molto elevata, anche se i geni sono pochi.







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