Biotech 2° lezione

11 novembre 2° LEZIONE: i prerequisiti

• La riproduzione dei batteri: trasformazione, trasduzione e coniugazione
• Il fattore F e i plasmidi batterici
• I cicli di infezione virale

Le basi delle biotecnologie

Dal mondo nascosto dei microrganismi i ricercatori hanno imparato a ingegnerizzare i geni.

A. ricombinazione genica nei batteri

Trasformazione

Quando un nuovo frammento di DNA entra in una cellula batterica, può verificarsi un evento di ricombinazione. Il DNA trasformante può fuoriuscire da cellule morte ed essere assunto da cellule vive, che possono così incorporare i nuovi geni presenti su di esso.

Ma quanto sei competente?

Affinchè un batterio "accetti" frammenti di DNA esogeno o estraneo, occorre che presenti una "competenza"che può essere naturale o artificiale.

Info

Competenza INDOTTA

Breve spiegazione: Alcune specie batteriche possono acquisire DNA estraneo dall’ambiente e vengono dette per questo motivo “naturalmente competenti”. La competenza, ossia la capacità di acquisire DNA dall’esterno, dipende dalla secrezione all’esterno della cellula di una molecola di natura polipeptidica, detta fattore di competenza, che induce nella cellula batterica la sintesi di specifici recettori di membrana. Questi recettori legano il DNA e lo trasportano nel citoplasma dove, se esistono regioni di omologia tra il DNA estraneo e quello cellulare, avviene un evento di ricombinazione che determina l’integrazione del DNA estraneo sul cromosoma e la sua eventuale espressione nella cellula ospite. Tutti i batteri hanno la capacità di assumere DNA “nudo” dall’ambiente, ma è necessario indurre in laboratorio uno stato di competenza artificiale. Ciò è reso possibile da una temporanea permeabilità della membrana cellulare al DNA, ottenuta con • metodi chimici: esponendo le cellule ad elevate concentrazioni di ioni metallici come ad es. ioni Ca++ • metodi fisici: esponendo le cellule ad impulsi di corrente ad alto voltaggio per tempi molto brevi come nell’elettroporazione.

Trasformazione

Quando un nuovo frammento di DNA entra in una cellula batterica, può verificarsi un evento di ricombinazione. Il DNA trasformante può fuoriuscire da cellule morte ed essere assunto da cellule vive, che possono così incorporare i nuovi geni presenti su di esso.

B. ricombinazione genica nei batteri - fasi del ciclo virale

ciclo litico e ciclo lisogeno

Trasduzione

Quando un nuovo frammento di DNA entra in una cellula batterica trasportata da un batteriofago durante un'infezione virale si attua trasduzione che può essere generalizzata o specializzata a seconda della fase del ciclo vitale del virus.

Quando il virus penetra nel batterio e si replica a suo spese immediatamente provocando la rottura (lisi) del batterio, si ha il ciclo litico. Se la replicazione virale non implice la distruzione della cellula ospite e il genoma virale si integra in quello batterico si ha il ciclo lisogeno. Il virus resta latente sotto forma di profago

fasi del ciclo virale

3. ricombinazione genica nei batteri

Coniugazione

PLASMIDI BATTERICI

Quando viene trasferita un'informazione genica da un batterio donatore ad un batterio ricevente si parla di processo di coniugazione. Il donatore deve possedere una speciale regione di DNA circolare chiamato Fattore F di fertilità un tipo particolare di PLASMIDE.

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ELEMENTI GENETICI MOBILI: I PLASMIDISi conoscono alcuni processi che permettono ad uno o più geni di spostarsi da un punto ad un altro di uno stesso cromosoma, da un cromosoma ad un altro o, in certi casi, di trasferirsi da una cellula ad un’altra. Ciò avviene grazie a elementi genetici mobili. Molti batteri possiedono, oltre al cromosoma principale, altre molecole di DNA più piccole dette plasmidi. I plasmidi sono in grado di duplicarsi autonomamente dato che la molecola di DNA circolare che li costituisce possiede un punto di origine della duplicazione.

I batteri possono acquisire nuove caratterstiche genetiche attraverso i processi della trasformazione, trasduzone generalizzata e specializzata e conugazione

ELEMENTI GENETICI MOBILI: I PLASMIDISi conoscono alcuni processi che permettono ad uno o più geni di spostarsi da un punto ad un altro di uno stesso cromosoma, da un cromosoma ad un altro o, in certi casi, di trasferirsi da una cellula ad un’altra. Ciò avviene grazie a elementi genetici mobili. Molti batteri possiedono, oltre al cromosoma principale, altre molecole di DNA più piccole dette plasmidi. I plasmidi sono in grado di duplicarsi autonomamente dato che la molecola di DNA circolare che li costituisce possiede un punto di origine della duplicazione.

I batteri possono acquisire nuove caratterstiche genetiche attraverso i processi della trasformazione, trasduzone generalizzata e specializzata e conugazione

I batteri possono acquisire nuove caratterstiche genetiche attraverso i processi della trasformazione, trasduzone generalizzata e specializzata e conugazione