Genetica Dei Microorganismi Flashcards
cosa sono e quali tipi di plasmidi troviamo nei batteri?
all’interno di esse sono presenti gli elementi trasponibili importanti per gli eventi di inserzione e ricombinazione fra plasmidi e cromosomi batterici.
possono essere presenti sotto forma di episomi ( se si trovano nel genoma principale oppure come DNA circolare se presenti a livello del citosol
IL PLASMIDE F, molti abbondante in E.coli, ha geni per la propria replicazione e geni per il trasferimento all’interno di un altra specie tramite la formazione di un pilo sessuale.
contiene anche le sequenze trasponibili ed è presente anche come episoma
un altro plasmide di E.coli è il plasmide R che possiede molti geni per la resistenza agli antibiotici
questo è presente solo in forma plasmidica.
cosa si intende per coniugazione batterica?
è un trasferimento unidirezionale della informazione genetica attraverso un contatto fra una cellula donatrice e una cellula ricevente.
un segmento di DNA di un donatore può andare in contro a ricombinazione omologa con il dna ricevente.
i riceventi che assumono il pezzo di dna sono chiamati transconiugati.
Lederberg e Tatum considerarono il ceppo A che cresceva solo con un terreno addizionato di metionina e la biotina ma che non aveva bisogno di treonina leucina e tiamina.
il ceppo B poteva crescere solo in terreno addizionato con treonina leucina e tiamina ma non richiedeva metionina e biotina.
possti su un terreno minimo questi essendo auxotrofi non crescevano.
mettendoli insieme questi crescevano e se isolati e posti su un terreno minimo erano in grado di metabolizzare ogni nutriente.
quello che era avvenuto era una ricombinazione e non una mutazione.
Davis effettuò poi un esperimento per capire la natura di questo processo, separò i due ceppi con un setto poroso e non osservò nessuna ricombinazione.
questo fece capire che la coniugazione necessitava di un contatto fisico per avvenire.
Hayes poi scoprì la vera natura di questo processo:
questo scambio è unidirezionale e i ceppi donatori F+ hanno un episoma F con funzione coniugativa che ha i geni essenziali per la coniugazione. Ad esempio quelli che codificano per la formazione di un pilo sessuale.
i ceppi riceventi F- non hanno il plasmide F.
quendo esso si integra nella cellula donatrice . compaiono i cepp Hfr( alta frequenza di ricombinazione).
Come avviene la coniugazione batterica (trasferimenti di materiale generico da un donatore ad un ricevente?
La replicazione del plasmide avviene con un meccanismo a replicazione rotante.
Questa è tipica del fago lambda: interviene una nucleasi che taglia la singola elica sulla estremità 3’ che funge da innesco per la DNA polimerasi, la quale usa l’altro filamento come stampo per duplicare il materiale genetico.
L’elica parentale viene poi via via sfalsata e replicata con un meccanismo che forma frammenti di okazaki fino ad ottenere due copie di dna circolare.
Il fattore F contiene i geni per formare il pilo coniugativo.
Il fattore F comincia a duplicarsj se si vengono a creare le condizioni ambientali e promuove il trasferimenti con il meccanismo a replicazione rotante.
Man mani che si duplica il dna passa nel pilo sessuale la cellula ricevente allora diventa f+ da f-.
Non viene trasferito il cromosoma batterico ma solo quello plasmidico
Poi tra questi due può avvenire ricombinazione che porta all’integrazione del plasmide all’interno del cromosoma.
In questi caso la ricombinazione è non omologa perchè è avvenuta fra elementi trasponibili.
L’integrazione del plasmide F crea un ceppo chiamato HFR (alta frequenza di ricombinazione.
Solitamente il pricesso di trasferimenti del DNA batterico non avviene mai
Questo perchè ci vorrebbe circa 1 ora e mezza per completare il trasferimento ma in realtà il pilo non è così stabile
Allora se nel trasferimento del plasmide, avvengono poi ricombinazioni, e la specie donatrice è differente dal punto di vista allelico ripetto alla donatrice ci possono essere ricombinazioni.
Il fattore F si inserisce in regioni in cui sono presenti gli elementi di inserzione. E l’inserzione può avvenire a destra o sinistra in base all’orientamento del fattore F
I fattori F sono episomi, che possono essere excisi. L’excisione può avvenire in maniera perfetta oppure in maniera non perfetta quindi si creeranno fattori F con un pò di DNA batterico, chiamati F’.
Cosa è la F-duzione o Sexduzione?
Le cellule F’ possono indurre coniugazione in una cellula ricevente che sarà diploide parziale cioè merozigote per i geni trasferiti con il plasmide stesso, invece aploide per gli altri geni.
Questo fa avvenire crossing over fra cromosoma e F’ che modificano alleli sul dna cromosomico, modifiche che saranno proiettate anche sulle cellule figlie.
Questo a premesso di mappare ad esempio il genoma di E.coli
Cosa è la trasformazione batterica?
È il processo che permette a una molecola di DNA esogeno di penetrare nella cellula procariotica e nel caso in cui avesse una composizione allelica diversa, dade eventi di ricombinazione
Il dna può entrare si acome molecola lineare dia come circolare chiusa (plasmidi).
Questo processo lo fanno ad esempio i bacilli gli streptococchi, Haemophilus
Ci sono due tipi di trasformazione:
Naturale se avviene non artificialmente ma tramite dei recettori sulla membrana dei batteri
Ingegnerizzata se vengono rese competenti determinate specie batteriche: si usano microaghi o tecniche di elettroporazione.
Come viene trasferito il dna esogeno a doppia elica nrlla trasformazione?
Si pensa che entri prima solo un filamento del DNA batterico che formerà una struttura a tre filamenti in corrispondenza di una regione omologa del dna cromosomico. Avviene un doppio crossing over che forma un ricevente ricombinante e un filamenti singolo con un allele diverso.
Si forma sul dna batterico unnl dna eteroduplex.
Nella progenie quindi avremo quindi una parte di cellule figlie con l’allele trasformato.
Come di può capire dalla trasformazione se due geni sono associati?
Se fossero associati sarà molto probabile che dopo la ricombinazione i geni vengano trasferiti entrambi.
Questo vale per geni molto vicini fra loro perchè maggiore è la distanza minore è la probabilità che vengano trasferiti insieme e ottenere una soecie ricevente con entrambi gli alleli.
La probabilità di trasformazione simultanea di due alleli è data dal prodotto delle probabilità di trasformazione per ciascun gene preso singolarmente se questi sono lontani fra loro.
Cosa si intende con trasduzione?
È il trasferimento di DNA da un batterio donatore ad un batterio ricevente mediante un vettore fagico. Permette la realizzazione dibeventi di ricombinazione nellq specie ricevente che è chiamata trasduttante.
Ci sono 2 tipi di trasduzione:
Generalizzata, se viene trasferito qualsiasi DNA: nel momento in cui un batteriofago introduce il proprio DNA nella cellula, questo utilizzerà tutta la machinery della cellula infettata per duplicare il proprio genoma
La cellula verrà lisata e siccome nel processo alcuni dna virali hanno assunto parte del dna batterico, questi vengono incorporati nei capsidi e poi potrebbero infettare una nuova cellula batterica.
Nella trasduzione specializzata, se il ricevente ha alleli diversi rispetto alla sequenza genica trasdotta, ci potrebbe essere ricombinazione e quindi formazione di progenie ricombinante.
Più vicini sono i geni, maggiore è la loro probabilità di essere trasferiti assieme.
Prevede il trasferimento di sequenze specifiche: il fago temperato lambda ( sia litico che lisogenico).
Nel caso in cui il suo materiale genetico si integri nel dna batterico si parla di ciclo lisogenico.
Questo si replicherà fino a passare nuovamente al ciclo litico.
Quali sono meccanismi che permettono al fago di capire se avviare ciclo litico o lisogeno?
Nel ciclo litico la trascrizione dei geni virali che codificano per i prodotti precoci bloccano la trascrizione dei geni dell’ospite, stimolano la replicazione del DNA virale e promuovono l’espressione dei geni tardivi che codificano per il capside e per la lisi della cellula.
Se il batterio ha difficoltà nel crescere, si accumula la proteina cro che reprime la lisogenia e promuove la lisi cellulare.
Se invece la cellula batterica cresce rapidamente, questo è un segnale che attuva il ciclo lisogeno.
Si accumula la proteina cl che attiva i promotori per i geni lisogeni.
Distanza di mappa per trasduttanti
Considero un ceppo donatore resistente ad azitromicina che cresce su terreno minimo.
Un ceppo ricevente è sensibile ad azitromicina e non cresce su terreno minimo
Usiamo un fago che viene fatto crescere sul donatore.
Il lisato fagico infetta la cellula ricevente
Se parto da un donatore leu + thr + azi R
E un ceppo ricevente leu thr azi S
Di va a verificare se due geni sono stati cotrasdotti.
Se seleziono per la leucina ad esempio avrò 50% di cotrasdotti dove è presente anche azi R
Si deduce che leucina è vicina ad azi perchè nel 50% dei casi in cui abbiano leu + nel ceppo ricevente che era leu- si trova anche r+ nel ceppo ricevente che prima era sensibile.
Treonina e leucina sono vicine fra loro perchè il numero dj ricombinanti per treonina che sono ricombinanti anche per leucina è di soli 3%. Quindi treonina e leucina sono sullo stesso cromosoma ma più distanti fra loro.
La distanza tra due geni può essere ottenuta andando a valutare il numero di trasduttanti per un marcatore, rispetto ai trasduttanti totali.
Nella trasduzione fra a+ b+ abbiamo i trasduttanti a+ b, a b+ , a+ b+.
Da qui si calcola la distanza di mappa.
Cone avviene la trasduzione specializzata?
Quando il fago excide in maniera errata, assume parti di dna del donatore e quando infetta una cellula ricevente essa assume parte del genoma del batterio donatore.
Il genoma si integra in siti specifici
Quando il fago si integra nel ricevente si osserva la generazione di un lisato lft con bassa frequenza di ricombinazione
Se avviene una doppia infezione, con un fago lambda difettivo e un fago lambda normale , avremo l’integrazione di entrambi fagi, anche se l’integrazione del fago lambda difettivo non potrebbe avvenire.
La doppia infezione genera hft cioè ad altra frequenza di ricombinazione.
La scarsa frequenza di trasduzione è dovuta alla presenza del fago lambda che ha precedentemente infettato la cellula dinatrice perchè il fatto che esso sia stato escisso non precisamente dal dna donatore, fa si che non possegga tutti i geni per la replicazione virale.
Come si usa la trasduzione per mappare i geni?
Si fanno incroci fra ceppi di fago che differiscono per marcatori genici, si promuove una infezione mista e si valuta la morfologia delle placche fagiche.
Si calcola la distanza fra geni dividendo le placche ricombinanti rispetto alle plascche totali.
Usando incrici a tre punti si può valutare l’ordine dei geni
