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In assenza di fonti di azoto ridotto presentinell’ambiente (NH4

+ NO3 - ) il 5-10% delle

cellule di un filamento si differenzia in ETEROCISTI

PRINCIPALE FUNZIONE DELLE ETEROCISTI E’ CREARE UN MICROAMBIENTE ANOSSICOADATTO AL FUNZIONAMENTO DELLANITROGENASI:

1) Il fotosistema II, che produce l’ossigeno, e i pigmenti accessori vengono eliminati;2) Le cellule che si differenziano si rivestono di due spessi strati, di glicolipidi e polisaccaridi, che impediscono l’ulteriore ingresso di gas

Le eterocisti e le cellule vegetative adiacentisono in contatto mediante dei pori

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INTERAZIONI TRA L’ETEROCISTI E LA CELLULA VEGETATIVA ADIACENTE

In assenza di fotosintesi l’eterocisti diventa dipendente dalla cellula vegetativa per la fonte di carbonio ridotto, così come la cellula dipende

dall’eterocisti per la fonte di azoto

Eubatteri Gram-negativi

Enterobatteri (Proteobatteri): batteri anaerobi facoltativi (in presenza di O2 hanno metabolismo respiratorio, in assenza di O2 hanno metabolismo fermentativo)

Caratteristica tassonomica importante è il tipo e la proporzione dei prodotti della fermentazione anaerobica del glucosio

fanno fermentazione acido-mista

• genere Escherichia coli

• genere Shigella

• genere Salmonella

• genere Proteus

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H-formico liasi Batteri dei generi Enterobacter, Klebsiella e Serratia fanno fermentazione

butandiolica

FERMENTAZIONE ACIDO MISTAvengono prodotti acido acetico, lattico e succinico (oltre a etanolo CO2 e H2) e

NON viene prodotto butandiolo

FERMENTAZIONE BUTANDIOLICAprodotto principale butandiolo, CO2, etanolo, H2

SAPROFITA INTESTINALEIndice di contaminazione fecale delle acque

Alcuni ceppi patogeni:ETEC ceppi ENTEROTOSSIGENI di E. coli - sindrome diarroica (diarrea del viaggiatore)- producono una o più tossine proteiche che agiscono sulle cellule

intestinali causando perdita di liquidi:TOSSINA LT (termo-labile) TOSSINA ST (termo-stabile)

EPEC ceppi ENTEROPATOGENI di E. coliProteine tossiche introdotte direttamente nel citoplasma della cellula ospite, danno alla mucosa

EHEC ceppi ENTEROEMORRAGICI di E. coli O157:H7 provoca dissenteria

Escherichia coli

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Shigella dysenteriaeflexnerisonnei

- Parassiti esclusivi del’uomo

- Agenti eziologici della DISSENTERIA BACILLARE

- S. dysenteriae produce una potente tossina (TOSSINA SHIGA)che causa morte cellulare

-Trasmissione per ingestione di alimenti contaminati da feci di malati o portatori sani

- Frequente in zone a basso tenore socio-economico

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Eubatteri Gram-negativiVibrio (Proteobatteri): batteri anaerobi facoltativi, mobili grazie ad un flagello polare; presenti in habitat acquatico. Isolati di V. cholerae che contengono due particolari plasmidi sono patogeni perchè producono la tossina colerica

la tossina colerica è costituita da una subunità A e 5 subunità B;

- le subunità B servono per l’adesione alla superficie della cellula eucarioticamentre la A viene tagliata e parte della subunità A (A1) entra nella cellula eucariotica dove modifica per ADP-ribosilazione un enzima cellulare (adenilato ciclasi);

- di conseguenza l’enzima funziona in modo costitutivo (non regolato) portando alla sintesi di elevate concentrazioni di cAMP

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Secrezione attiva di ioni Cl

Immissione di grandi quantitàdi acqua nel lumen

Eubatteri Gram-negativi

Batteri scivolanti MIXOBATTERI (Proteobatteri): organismi del suolo aerobici, chemiorganotrofi, capaci di movimento per scivolamento su superficie solida; capaci di formare strutture pluricellulari (corpi fruttuferi)

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I corpi fruttiferi variano in altezza da 50 a 500mm e spesso sono intensamente colorati di rosso, giallo, marrone grazie alla presenza di carotenoidi

Questi corpi variano in complessità da semplici elementi globulari (Myxococcus) a strutture elaborate e ramificate (Stigmatella)

Stygmatella aurantiacaChondromyces crocatus

Myxococcus fulvus

FORMAZIONE DEL CORPO FRUTTIFERO

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MOTILITA’ PER STRISCIAMENTO:movimento di una cellula non flagellata su

una superficie solida nella direzione del suo asse maggiore

-Le cellule vegetative si muovono in gruppo, formando degli sciami, in maniera coordinata

-Spostandosi su una superficie secernono una sostanza mucosa che viene poi utilizzata come traccia dalle altre cellule dello sciame

-Durante il movimento esse secernono enzimi litici in grado di lisare altri microrganismi. I prodotti della digestione possono essere facilmente assorbiti.Strategia molto vantaggiosa che consente una più efficiente solubilizzazione dei nutrienti

Eubatteri Gram-negativi

Chlamydia:-parassiti obbligati (incapaci di accrescersi e dividersi a vita libera);

- patogeni delle vie respiratorie e uro-genitali; responsabili di infezioni oculari;

- hanno un genoma molto piccolo, non codifica per gli enzimi necessari a sintetizzare ATP

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• Due tipi cellulari nel ciclo vitale:CORPO ELEMENTARE (a vita libera ma

metabolicamente inerte) cellula piccola, resistente all’essiccazione, è il

mezzo di propagazionedell’organismo NON SI DIVIDONO,

sono forme infettive

• il corpo elementare è rivestito da una parete rigida che protegge l’organismo all’esterno del citoplasma eucariotico. Tale rigidità è dovuta alle proteine della membrana esterna che formano tra loro molti ponti disolfuro

• CORPO RETICOLATO più grande che si divide per scissione binaria all’interno della cellula infettata, è la forma vegetativa dell’organismo

RICKETTSIEGRAM -, di forma bastoncellarePARASSITI INTRACELLULARI OBBLIGATI

sono batteri in grado di fare autonomamente biosintesi dei propri componenti,mentre per l’energia si approvvigionano di ATP dalla cellula parassitata

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MICOPLASMI

-Più piccoli organismi capaci di replicazione autonoma

-NON classificabili secondo Gram

- Altamente pleiomorfi

-Privi di parete

-Membrana citoplasmatica contienesteroli e lipogligani (simili ai LPS dei gram-)

- Parassiti degli Eucarioti, alcunipatogeni per l’uomo, vegetali o anima

Eubatteri Gram-negativi

Spirochete:batteri a forma elicoidale, mobili grazie ad uno o più flagelli situati nel periplasma (endoflagello); comuni in habitat acquatico

membri del genere Treponema sono patogeni(T. pallidum è l’agente della sifilide)

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Eubatteri Gram-negativi

- Appartengono a questo genere microrganismi del suoloGRAM-, mobili, che non formano spore, strettamentecorrelati a Rhizobium, sebbene non siano azoto-fissatori.

- Sono note varie specie, alcune delle quali patogeneper diverse piante dicotiledoni:A. radiobacter è una specie “avirulenta”A. tumefasciens induce la formazione di tumori (GALLE)A. rhizogenes è responsabile di alterazione a livello delle radici

- Sono in grado di invadere il colletto, il fusto, le radici di varie piante, le cellule che portano particolari plasmidi (Ti per A. tumefaciens e Ri per A. rhizogenes) sono in grado di trasferire un pezzo di DNA plasmidico(T-DNA) a cellule vegetali trasformando così le cellule vegetali in cellule tumorali che proliferano autonomamente

Agrobacterium

PLASMIDE Ti (Tumor inducing)

Le basi molecolari della trasformazionegenetica delle cellule vegetali da parte diAgrobacterium risiedono nel trasferimentodi una porzione del plasmide Ti

La regione effettivamente trasferita è detta T-DNA(Transfer-DNA) (10-30kb) e costituisce solo circa il 10% del plasmide Ti,il resto del plasmide rimane nel batterio dove svolge varie funzioni

Il T-DNA contiene i geni per la formazione del tumore e per la produzione di amminoacidi modificati detti OPINE Il T-DNA è fiancheggiato da due sequenze ripetute dirette di 25bp (T-DNA BORDER sequences) che delimitano la porzione di plasmide che deve essere trasferita

Sul plasmide sono presenti inoltre i geni vir (geni della virulenza) che contribuiscono in modo sostanziale al processo di infezione

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-Il processo di infezione comincia in corrispondenza di una lesione della pianta.I batteri presenti nella rizosfera si avvicinano al sito della lesione per chemiotassi, essi rispondono a composti fenolici e monosaccaridianche a basse concentrazioni.

Il segnale extracellulare è recepito grazie ai prodotti dei geni vir VirA-VirG e ChvE

VirA è una protein chinasi di membrana che insieme a ChvE interagisce con il segnale extracellulare e si autofosforila; successivamente fosforila VirG che nella forma non fosforilata è inattiva, dopo la fosforilazione funziona da attivatore trascrizionaledi altri geni vir.

VirG coordina l’espressione di virB, C, D, E, F, H probabilmente mediante interazione con sequenze specifiche (vir-box) nei promotori dei geni vir

ChvE

virD1 e virD2 codificano per unaendonucleasi che genera tagli a singolo filamento all’interno della sequenza T-DNA border.

Il prodotto così ottenuto è una molecola liberaa singolo filamento (T-STRAND) alla cui estremità 5’resta legata covalentemente la proteina VirD2.

Al T-STRAND libero si lega la proteina VirE2, una proteina che lega il DNA a singolo filamento formando il T-COMPLEX che è la forma in cui viene effettivamentetrasportato il T-DNA.

Queste due proteine svolgono un ruolo importante nel trasferimento del complesso nel nucleodelle cellule vegetali

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Non è ancora chiaro se l’assemblaggiodel complesso T avviene già nel batterio oppure se il T-strand e la proteina VirE2 vengono inviati separatamente nelle cellule vegetali dove poi si assemblano.

Comunque ciò accade prima dell’introduzione nel nucleo.

La traslocazione attraverso l’involucro batterico avviene grazie ai prodotti dell’operone virB (11 proteine che costituiscono un sistema di secrezione) e dei geni tra presenti sul plasmide Ti che resta nel batterio

Una volta entrato nella cellula vegetale, il T-complex viene indirizzatonel nucleo dove può avvenire l’integrazione nel genoma dell’ospite

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Il meccanismo con cui avviene l’integrazione nel genoma della pianta è per lo più sconosciuto.Probabilmente è mediato dalle stesse proteine di Agrobacterium e da fattori dell’ospite.

VirD2 potrebbe partecipare alla ligasi della estremità 5’a cui è associata, la sintesi del secondo filamento avviene ad opera del sistema di riparo dell’ospite

Una volta integrato il T-DNA dirige la sintesi di:CITOCHINE che alterano la nornale crescita provocando la formazione dei tumori

OPINE (octopina e nopalina)AGROCINOPINE (agrocinopina A)Queste molecole possono essere assimilate dal batterio grazie alla presenza di permeasi dimembrana codificate dai geni vir.Costituiscono una fonte di carbonio ed energia che solo le cellule di Agrobacteriumpossono utilizzare. I geni del catabolismo delle opine sono infatti sul plasmide Ti rimastonella cellula batterica.