LA CELLULA PROCARIOTICA Caratteristiche strutturali e funzionali della cellula procariotica.

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LA CELLULA LA CELLULA PROCARIOTICA PROCARIOTICA Caratteristiche Caratteristiche strutturali e funzionali strutturali e funzionali della cellula della cellula procariotica procariotica

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LA CELLULA LA CELLULA PROCARIOTICAPROCARIOTICA

Caratteristiche strutturali e funzionali Caratteristiche strutturali e funzionali della cellula procarioticadella cellula procariotica

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Principali caratteri dei Principali caratteri dei microrganismimicrorganismi

1.1. Caratteri colturali.Caratteri colturali.

2.2. Caratteri morfologici.Caratteri morfologici.

3.3. Caratteri metabolici.Caratteri metabolici.

4.4. Caratteri di composizione chimica.Caratteri di composizione chimica.

5.5. Caratteri antigenici.Caratteri antigenici.

6.6. Caratteri genetici.Caratteri genetici.

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Rappresentazione schematica di una cellulaRappresentazione schematica di una cellulabatterica tipicabatterica tipica

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Funzioni delle strutture dei procariotiFunzioni delle strutture dei procarioti

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Funzioni delle strutture degli eucariotiFunzioni delle strutture degli eucarioti

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Differenze tra cellula procariotica ed eucarioticaDifferenze tra cellula procariotica ed eucariotica

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NucleoideNucleoide(morfologia)(morfologia)

È costituito da un’unica molecola di DNA È costituito da un’unica molecola di DNA a struttura bicatenaria con peso a struttura bicatenaria con peso molecolare di circa 2molecolare di circa 2101099 e forma e forma circolare. Distesa in tutta la sua lunghezza circolare. Distesa in tutta la sua lunghezza la molecola raggiunge la dimensione di la molecola raggiunge la dimensione di 1mm. Mancano i nucleoli. Manca la 1mm. Mancano i nucleoli. Manca la membrana nucleare.membrana nucleare.

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NucleoideNucleoide(composizione chimica e funzione)(composizione chimica e funzione)

È rappresentato da una doppia doppia È rappresentato da una doppia doppia elica di catene polinucleotidiche.elica di catene polinucleotidiche.

Governa la trasmissione dei caratteri da Governa la trasmissione dei caratteri da una cellula alle generazioni successive. una cellula alle generazioni successive. Presiede alla sintesi dei fattori che Presiede alla sintesi dei fattori che regolano il metabolismo cellulare.regolano il metabolismo cellulare.

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NucleoideNucleoide(generalità)(generalità)

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

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NucleoideNucleoide(generalità)(generalità)

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

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NucleoideNucleoide(generalità)(generalità)

Il cromosoma è composto da una singola e Il cromosoma è composto da una singola e lunga molecola di DNA, priva di lunga molecola di DNA, priva di rivestimenti proteici, laquale, quando rivestimenti proteici, laquale, quando distesa in tutta la sua lunghezza, distesa in tutta la sua lunghezza, raggiunge circa 1mm, cioè circa mille raggiunge circa 1mm, cioè circa mille volte la lunghezza del batterio.volte la lunghezza del batterio.

Il cromosoma batterico può contenere da 3 Il cromosoma batterico può contenere da 3 a 6a 6101033 geni. geni.

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NucleoideNucleoide(generalità)(generalità)

Il DNA è probabilmente organizzato in Il DNA è probabilmente organizzato in anse ad alta superelicità (vi sarebbero anse ad alta superelicità (vi sarebbero circa 50 anse per cromosoma).circa 50 anse per cromosoma).

Ogni ansa sarebbe stabilizzata da una Ogni ansa sarebbe stabilizzata da una molecola di RNA.molecola di RNA.

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NucleoideNucleoide(generalità)(generalità)

Un taglio nell’RNA rilassa l’ansa ma non Un taglio nell’RNA rilassa l’ansa ma non modifica la superelicità.modifica la superelicità.

Un taglio a singola elica nel DNA rilassa Un taglio a singola elica nel DNA rilassa la superelica e lascia intera l’ansa.la superelica e lascia intera l’ansa.

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PlasmidiPlasmidi

I batteri possono veicolare nel loro I batteri possono veicolare nel loro citoplasma piccole porzioni di materiale citoplasma piccole porzioni di materiale genetico extracromosomiale, circolare, genetico extracromosomiale, circolare, denominate plasmidi.denominate plasmidi.

I plasmidi possono replicarsi I plasmidi possono replicarsi autonomamente e permanere nella cellula autonomamente e permanere nella cellula batterica per numerose generazioni.batterica per numerose generazioni.

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PlasmidiPlasmidi

I plasmidi sono di solito costituiti da I plasmidi sono di solito costituiti da porzioni di DNA a doppia elica, che porzioni di DNA a doppia elica, che posseggono le proprietà di un piccolo posseggono le proprietà di un piccolo cromosoma (possibilità di replicarsi).cromosoma (possibilità di replicarsi).

Sono da 1/20 a 1/100 della dimensione di Sono da 1/20 a 1/100 della dimensione di un cromosoma.un cromosoma.

Contengono da 50 a 100 geni.Contengono da 50 a 100 geni.

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PlasmidiPlasmidi

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

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PlasmidiPlasmidi

Alcuni plasmidi possono integrarsi nel Alcuni plasmidi possono integrarsi nel cromosoma (in tal caso prendono il nome cromosoma (in tal caso prendono il nome di episomi e, in queste condizioni, non si di episomi e, in queste condizioni, non si replicano più in modo autonomo, ma in replicano più in modo autonomo, ma in sincronia con il cromosoma stesso).sincronia con il cromosoma stesso).

Un episoma può separarsi dal cromosoma Un episoma può separarsi dal cromosoma e tornare a replicarsi autonomamente sotto e tornare a replicarsi autonomamente sotto forma di plasmide.forma di plasmide.

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CitoplasmaCitoplasma(morfologia)(morfologia)

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

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CitoplasmaCitoplasma(composizione chimica e funzione)(composizione chimica e funzione)

Contiene granuli di lipidi (polimeri Contiene granuli di lipidi (polimeri dell’acido beta-idrossi-butirrico), granuli dell’acido beta-idrossi-butirrico), granuli di polisaccaridi, granuli di zolfo di polisaccaridi, granuli di zolfo (solfobatteri) e granuli di ferro (solfobatteri) e granuli di ferro (ferrobatteri).(ferrobatteri).

È sede di processi biosintetici interessanti, È sede di processi biosintetici interessanti, in modo particolare delle proteine.in modo particolare delle proteine.

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CitoplasmaCitoplasma(generalità)(generalità)

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

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CitoplasmaCitoplasma(generalità)(generalità)

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

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Inclusioni citoplasmatiche:Inclusioni citoplasmatiche:ribosomiribosomi

I ribosomi sono particelle citoplasmatiche I ribosomi sono particelle citoplasmatiche che intervengono nella sintesi proteica.che intervengono nella sintesi proteica.

Sono composti dal 60% in RNA e dal Sono composti dal 60% in RNA e dal 40% in proteine.40% in proteine.

Presentano una costante di sedimentazione Presentano una costante di sedimentazione di 70S.di 70S.

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Inclusioni citoplasmatiche:Inclusioni citoplasmatiche:ribosomiribosomi

Sono costituiti da due subunità: leggera o Sono costituiti da due subunità: leggera o 30S e pesante o 50S.30S e pesante o 50S.

Alcuni antibiotici agiscono a livello Alcuni antibiotici agiscono a livello ribosomale come inibitori della sintesi ribosomale come inibitori della sintesi proteica.proteica.

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Inclusioni citoplasmatiche:Inclusioni citoplasmatiche:vacuoli gassosivacuoli gassosi

Sono delle formazioni tubolari vuote, Sono delle formazioni tubolari vuote, costituite da vescicole proteiche.costituite da vescicole proteiche.

Sono presenti in molti procarioti acquatici.Sono presenti in molti procarioti acquatici. Garantiscono il galleggiamento della Garantiscono il galleggiamento della

cellula microbica, permettendole di cellula microbica, permettendole di disporsi nei livelli d’acqua dove la luce, il disporsi nei livelli d’acqua dove la luce, il tenore d’ossigeno ed i nutrienti tenore d’ossigeno ed i nutrienti consentono condizioni il loro sviluppo.consentono condizioni il loro sviluppo.

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Inclusioni citoplasmatiche:Inclusioni citoplasmatiche:granuligranuli

I granuli di glicogeno sono rivestiti da I granuli di glicogeno sono rivestiti da membrana e svolgono una funzione di membrana e svolgono una funzione di riserva.riserva.

I granuli di polifosfato vengono, anche I granuli di polifosfato vengono, anche chiamati granuli metacromatici, di chiamati granuli metacromatici, di volutina o corpi di Babés-Ernest, svolgono volutina o corpi di Babés-Ernest, svolgono la funzione di riserva di fosfato.la funzione di riserva di fosfato.

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Inclusioni citoplasmatiche:Inclusioni citoplasmatiche:granuligranuli

I granuli di poli-beta-idrossibutirrato I granuli di poli-beta-idrossibutirrato (PHB) sono strutture di deposito di (PHB) sono strutture di deposito di componenti di natura lipidica e sono stati componenti di natura lipidica e sono stati riscontrati nelle cellule in fase di riscontrati nelle cellule in fase di sporulazione.sporulazione.

I granuli di zolfo svolgono la funzione di I granuli di zolfo svolgono la funzione di riserva di zolfo inorganico, riserva riserva di zolfo inorganico, riserva energetica per la cellula batterica.energetica per la cellula batterica.

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Inclusioni citoplasmatiche:Inclusioni citoplasmatiche:magnetosomimagnetosomi

Sono formati da membrane di natura Sono formati da membrane di natura proteica ripiene di un composto ferroso.proteica ripiene di un composto ferroso.

Sono presenti nei microaerofili o negli Sono presenti nei microaerofili o negli anaerobi obbligati.anaerobi obbligati.

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Inclusioni citoplasmatiche:Inclusioni citoplasmatiche:vescicole di clurobium (clorosomi)vescicole di clurobium (clorosomi)

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

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Inclusioni citoplasmatiche:Inclusioni citoplasmatiche:carbossisomicarbossisomi

Sono strutture che contengono delle Sono strutture che contengono delle particelle proteiche fornite di attività particelle proteiche fornite di attività enzimatica (ribulosio 1,5-difosfato enzimatica (ribulosio 1,5-difosfato carbossilasi).carbossilasi).

Vengono utilizzati per fissare l’anidride Vengono utilizzati per fissare l’anidride carbonica o, semplicemente, come sito di carbonica o, semplicemente, come sito di deposito per l’enzima carbossilasi.deposito per l’enzima carbossilasi.

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Membrana citoplasmaticaMembrana citoplasmatica(morfologia)(morfologia)

Presenta cromatofori e forma mesosomi.Presenta cromatofori e forma mesosomi.

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Membrana citoplasmaticaMembrana citoplasmatica(composizione chimica)(composizione chimica)

I lipidi e le proteine sono nella I lipidi e le proteine sono nella proporzione di 1:5 e costituiscono il 10-proporzione di 1:5 e costituiscono il 10-26% del peso secco batterico. La struttura 26% del peso secco batterico. La struttura è costituita da un doppio strato di è costituita da un doppio strato di fosfolipidi, da catene di acidi grassi, fosfolipidi, da catene di acidi grassi, orientate in modo perpendicolare al piano orientate in modo perpendicolare al piano della membrana, e da due strati esterni di della membrana, e da due strati esterni di proteine globulari.proteine globulari.

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Membrana citoplasmaticaMembrana citoplasmatica

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Membrana citoplasmaticaMembrana citoplasmatica(funzione)(funzione)

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

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Membrana citoplasmaticaMembrana citoplasmatica(funzione)(funzione)

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

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Membrana citoplasmaticaMembrana citoplasmatica(generalità)(generalità)

Viene anche chiamata membrana Viene anche chiamata membrana protoplasmatica o plasmatica, membrana protoplasmatica o plasmatica, membrana cellulare, membrana unitaria.cellulare, membrana unitaria.

È una membrana semipermeabile e È una membrana semipermeabile e selettiva che regola il passaggio delle selettiva che regola il passaggio delle sostanze nutritive e dei prodotti di rifiuto.sostanze nutritive e dei prodotti di rifiuto.

È la sede di parecchi enzimi.È la sede di parecchi enzimi.

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Membrana citoplasmaticaMembrana citoplasmatica(generalità)(generalità)

Danni a questa membrana da agenti Danni a questa membrana da agenti chimici o fisici può provocare la morte chimici o fisici può provocare la morte della cellula.della cellula.

È la principale barriera osmotica cellulare.È la principale barriera osmotica cellulare. È costituita da un doppio strato di È costituita da un doppio strato di

fosfolipidi.fosfolipidi. È un importante centro di attività È un importante centro di attività

metabolica.metabolica.

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MesosomiMesosomi

Intervengono nella cellula batterica in vari Intervengono nella cellula batterica in vari processi riproduttivi e metabolici.processi riproduttivi e metabolici.

Partecipano alla formazione di setti Partecipano alla formazione di setti durante il processo di divisione della durante il processo di divisione della cellula.cellula.

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MesosomiMesosomi

Sono associati in maniera complicata al Sono associati in maniera complicata al materiale nucleare batterico ed alla sua materiale nucleare batterico ed alla sua replicazione.replicazione.

Sono associati a processi enzimatici.Sono associati a processi enzimatici.

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Struttura del mesosoma in Struttura del mesosoma in Bacillus fastidiosusBacillus fastidiosus

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Struttura del mesosoma in Struttura del mesosoma in Bacillus subtilisBacillus subtilis