LA CELLULA PROCARIOTICA

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LA CELLULA PROCARIOTICA

• Caratteristiche strutturali e funzionali della
  cellula procariotica

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Principali caratteri dei microrganismi

1. Caratteri colturali.
2. Caratteri morfologici.
3. Caratteri metabolici.
4. Caratteri di composizione chimica.
5. Caratteri antigenici.
6. Caratteri genetici.

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Rappresentazione schematica di una
cellulabatterica tipica
4
Funzioni delle strutture dei procarioti
5
Funzioni delle strutture degli eucarioti
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Differenze tra cellula procariotica ed eucariotica
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Nucleoide(morfologia)

• È costituito da ununica molecola di DNA a
  struttura bicatenaria con peso molecolare di
  circa 2?109 e forma circolare. Distesa in tutta
  la sua lunghezza la molecola raggiunge la
  dimensione di 1mm. Mancano i nucleoli. Manca la
  membrana nucleare.

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Nucleoide(composizione chimica e funzione)

• È rappresentato da una doppia doppia elica di
  catene polinucleotidiche.
• Governa la trasmissione dei caratteri da una
  cellula alle generazioni successive. Presiede
  alla sintesi dei fattori che regolano il
  metabolismo cellulare.

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Nucleoide(generalità)

• Tutti i batteri posseggono una regione,
  relativamente trasparente, in cui è addensato il
  materiale cromosomale, denominato nucleoide
  (cromosoma batterico o corpo cromatico).

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Nucleoide(generalità)

• Il nucleoide è la principale struttura in cui è
  localizzata linformazione genetica delle cellule
  procariotiche ed è rappresentata da un singolo
  cromosoma, che non è circondato da membrana
  nucleare, come avviene negli organismi eucarioti.

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Nucleoide(generalità)

• Il cromosoma è composto da una singola e lunga
  molecola di DNA, priva di rivestimenti proteici,
  laquale, quando distesa in tutta la sua
  lunghezza, raggiunge circa 1mm, cioè circa mille
  volte la lunghezza del batterio.
• Il cromosoma batterico può contenere da 3 a 6?103
  geni.

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Nucleoide(generalità)

• Il DNA è probabilmente organizzato in anse ad
  alta superelicità (vi sarebbero circa 50 anse per
  cromosoma).
• Ogni ansa sarebbe stabilizzata da una molecola di
  RNA.

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Nucleoide(generalità)

• Un taglio nellRNA rilassa lansa ma non modifica
  la superelicità.
• Un taglio a singola elica nel DNA rilassa la
  superelica e lascia intera lansa.

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Plasmidi

• I batteri possono veicolare nel loro citoplasma
  piccole porzioni di materiale genetico
  extracromosomiale, circolare, denominate
  plasmidi.
• I plasmidi possono replicarsi autonomamente e
  permanere nella cellula batterica per numerose
  generazioni.

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Plasmidi

• I plasmidi sono di solito costituiti da porzioni
  di DNA a doppia elica, che posseggono le
  proprietà di un piccolo cromosoma (possibilità di
  replicarsi).
• Sono da 1/20 a 1/100 della dimensione di un
  cromosoma.
• Contengono da 50 a 100 geni.

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Plasmidi

• Le informazioni che veicolano non sono essenziali
  per la sopravvivenza della cellula.

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Plasmidi

• Alcuni plasmidi possono integrarsi nel cromosoma
  (in tal caso prendono il nome di episomi e, in
  queste condizioni, non si replicano più in modo
  autonomo, ma in sincronia con il cromosoma
  stesso).
• Un episoma può separarsi dal cromosoma e tornare
  a replicarsi autonomamente sotto forma di
  plasmide.

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Citoplasma(morfologia)

• Mancano i mitocondri, i cloroplasti,
  lergastoplasma ed un sistema vacuolare. Sono
  presenti ribosomi e granuli di varia natura,
  costituiti da sostanze di riserva.

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Citoplasma(composizione chimica e funzione)

• Contiene granuli di lipidi (polimeri dellacido
  beta-idrossi-butirrico), granuli di
  polisaccaridi, granuli di zolfo (solfobatteri) e
  granuli di ferro (ferrobatteri).
• È sede di processi biosintetici interessanti, in
  modo particolare delle proteine.

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Citoplasma(generalità)

• Il materiale contenuto allinterno della membrana
  citoplasmatica può essere suddiviso in area
  citoplasmatica (di aspetto granulare e ricca di
  RNA), area cromatica o nucleare (ricca di DNA) e
  porzione liquida con sostanze nutritive in
  soluzione.

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Citoplasma(generalità)

• Le particelle di RNA e proteine formano
  corpuscoli ammassati in tutta larea
  citoplasmatica e sono chiamate ribosomi, i quali
  contengono enzimi che intervengono nella
  biosintesi delle proteine.

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Inclusioni citoplasmaticheribosomi

• I ribosomi sono particelle citoplasmatiche che
  intervengono nella sintesi proteica.
• Sono composti dal 60 in RNA e dal 40 in
  proteine.
• Presentano una costante di sedimentazione di 70S.

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Inclusioni citoplasmaticheribosomi

• Sono costituiti da due subunità leggera o 30S e
  pesante o 50S.
• Alcuni antibiotici agiscono a livello ribosomale
  come inibitori della sintesi proteica.

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Inclusioni citoplasmatichevacuoli gassosi

• Sono delle formazioni tubolari vuote, costituite
  da vescicole proteiche.
• Sono presenti in molti procarioti acquatici.
• Garantiscono il galleggiamento della cellula
  microbica, permettendole di disporsi nei livelli
  dacqua dove la luce, il tenore dossigeno ed i
  nutrienti consentono condizioni il loro sviluppo.

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Inclusioni citoplasmatichegranuli

• I granuli di glicogeno sono rivestiti da membrana
  e svolgono una funzione di riserva.
• I granuli di polifosfato vengono, anche chiamati
  granuli metacromatici, di volutina o corpi di
  Babés-Ernest, svolgono la funzione di riserva di
  fosfato.

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Inclusioni citoplasmatichegranuli

• I granuli di poli-beta-idrossibutirrato (PHB)
  sono strutture di deposito di componenti di
  natura lipidica e sono stati riscontrati nelle
  cellule in fase di sporulazione.
• I granuli di zolfo svolgono la funzione di
  riserva di zolfo inorganico, riserva energetica
  per la cellula batterica.

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Inclusioni citoplasmatichemagnetosomi

• Sono formati da membrane di natura proteica
  ripiene di un composto ferroso.
• Sono presenti nei microaerofili o negli anaerobi
  obbligati.

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Inclusioni citoplasmatichevescicole di
clurobium (clorosomi)

• Sono presenti nei batteri verdi fotosintetici, i
  quali contengono le batterioclorofille C, D, E
  (captano lenergia luminosa).

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Inclusioni citoplasmatichecarbossisomi

• Sono strutture che contengono delle particelle
  proteiche fornite di attività enzimatica
  (ribulosio 1,5-difosfato carbossilasi).
• Vengono utilizzati per fissare lanidride
  carbonica o, semplicemente, come sito di deposito
  per lenzima carbossilasi.

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Membrana citoplasmatica(morfologia)

• Presenta cromatofori e forma mesosomi.

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Membrana citoplasmatica(composizione chimica)

• I lipidi e le proteine sono nella proporzione di
  15 e costituiscono il 10-26 del peso secco
  batterico. La struttura è costituita da un doppio
  strato di fosfolipidi, da catene di acidi grassi,
  orientate in modo perpendicolare al piano della
  membrana, e da due strati esterni di proteine
  globulari.

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Membrana citoplasmatica
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Membrana citoplasmatica(funzione)

• È responsabile del mantenimento della stabilità
  osmotica della cellula. È sede di processi
  metabolici inerenti il trasporto di elettroni, la
  fosforilazione ossidativa, la respirazione e la
  costruzione della parete cellulare. (Segue)

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Membrana citoplasmatica(funzione)

• () Attraverso il mesosoma svolge una funzione di
  guida nella divisione cellulare, nella sintesi
  dei lipidi e nel trasporto degli esoenzimi. Nei
  batteri fotosintetici svolge, attraverso i
  cromatofori, la funzione clorofilliana.

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Membrana citoplasmatica(generalità)

• Viene anche chiamata membrana protoplasmatica o
  plasmatica, membrana cellulare, membrana
  unitaria.
• È una membrana semipermeabile e selettiva che
  regola il passaggio delle sostanze nutritive e
  dei prodotti di rifiuto.
• È la sede di parecchi enzimi.

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Membrana citoplasmatica(generalità)

• Danni a questa membrana da agenti chimici o
  fisici può provocare la morte della cellula.
• È la principale barriera osmotica cellulare.
• È costituita da un doppio strato di fosfolipidi.
• È un importante centro di attività metabolica.

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Mesosomi

• Intervengono nella cellula batterica in vari
  processi riproduttivi e metabolici.
• Partecipano alla formazione di setti durante il
  processo di divisione della cellula.

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Mesosomi

• Sono associati in maniera complicata al materiale
  nucleare batterico ed alla sua replicazione.
• Sono associati a processi enzimatici.

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Struttura del mesosoma in Bacillus fastidiosus
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Struttura del mesosoma in Bacillus subtilis