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botanica sistematica 4 - Coggle Diagram

- - - - Molte molecole possono essere
        convertite in metano, con consorzi di batteri anaerobici e metanogeni
        potenzialmente tutti i composti organici possano essere convertiti, la > parte dei geni che codificano per
        le principali funzioni metaboliche e la divisione cellulare siano simili ai
        Batteri, mentre i geni che codificano per trascrizione e traduzione
      - Euryarchaeota - ALOBATTERI--> Uno dei gruppi più abbondanti (17 generi- Halobacteriaceae); si tratta di aerobi chemiorganotrofi con un metabolismo respiratorio. Possono essere mobili o no e hanno forme diverse. Necessitano di elevate concentrazioni di NaCl (> 1,5 M, opt. 3-4 M) per l’integrità della loro parete cellulare; controbilanciano la pressione osmotica accumulando soluti compatibili (K+) a elevatissime concentrazioni.
        Proteine e ribosomi stabilizzate da K+ e Na+
        
        Crescono solo in ambienti ad
        elevata salinità: saline, Mar Morto, laghi salati e alcalini, prodotti conservati (carne, pesce). Gli alobatteri spesso presentano una pigmentazione rosso-gialla dovuta ai carotenoidi probabilmente utilizzati come protezione dalla luce solare. La specie più conosciuta è Halobacterium salinarum caratterizzato dalla presenza di batteriorodopsina (BR), alorodopsina (HR) e rodopsina sensoriale I e II (SR). Sono proteine fotoattivabili che presentano strette analogie strutturali e biochimiche con la rodopsina dei fotorecettori dei vertebrati; infatti, anch'esse presentano il retinale come cromoforo,
        
        BR, HR, SR sono proteine intrinseche presenti nella membrana
        cellulare di H. salinarum aggregate in una regione modificata della membrana cellulare detta membrana purpurea.
        La BR è una pompa protonica associata alla molecola di retinale; la luce converte il
        retinale dalla forma trans alla forma cis in parallelo alla traslocazione di un protone
        verso l’esterno ad opera della BR.
        Si genera un gradiente protonico che viene
        sfruttato da ATPasi di membrana per sintetizzare ATP dall'interno della cellula
        
        La alorodopsina è una pompa dello ione Cl- che sfrutta la luce per
        mantenere la concentrazione intracellulare (4-5 M) di NaCl nelle fasi
        di crescita cellulare. Le rodopsine sensoriali I e II servono a muovere il flagello del
        microrganismo per posizionarlo in modo ottimale rispetto alla luce blu e rossa, Grazie alla produzione di ATP mediata dalla luce questi batteri
        possono crescere lentamente in anaerobiosi in condizioni nutrizionali di assenza di sostanze organiche. Molte specie oceaniche di Batteri hanno proteine analoghe, le proteorodopsine, che analogamente permettono l’accrescimento dell’organismo in presenza di basse concentrazioni di sostanza organica.
        
        TERMOPLASMI--> Sono termoacidofili privi di parete cellulare.
        Il genere Thermoplasma vive nei cumuli di materiale di scarto delle miniere di carbone con grandi quantità di
        pirite (FeS2) che viene ossidata da batteri chemiolitotrofi che creano un ambiente caldo (55-59°C) e acido (pH
        1-2) ottimale per la sua crescita. E’ privo di parete, ma la membrana plasmatica è particolare, simile al PG, grazie
        alla molecola del lipoglicano, un lipide tetraedrico legato a
        mannosio e glucosio più altre glicoproteine, Inoltre il DNA è stabilizzato da proteine fortemente basiche (istoni
        archebatterici) che lo organizzano in strutture simili ai nucleosomi. Ferroplasma con la sola specie F.
        acidophilum, è un batterio chemiolitotrofo acidofilo (opt. pH di 1.7) in grado di ossidare il ferro
        ed è mesofilo (opt. 35°C). Si trova negli scarichi di miniere con elevate concentrazioni di pirite.
        
        Euryarchaeota – THERMOCOCCI IPERTERMOFILI Sono anaerobi stretti, organotrofi ipertermofili, che hanno bisogno
        di zolfo elementare come accettore di elettroni con produzione di H2S e CO2, Tre generi: Thermococcus, Palaeococcus e
        Pyrococcus. Si muovono grazie a flagelli e hanno optimum
        di temperatura compresi tra 95 e 100°C per Pyrococcus e tra 80-90°C per gli altri due
        generi. Tre generi: Thermococcus, Palaeococcus e
        Pyrococcus.
        
        Euryarchaeota – Methanopyrus--> Methanopyrus è invece un metanogeno ipertermofilo isolato
        da sedimenti in prossimità di sorgenti calde sottomarine, proprietà fenotipiche degli ipotermofili, sia dei metanogeni, Produce metano a partire da H2 e CO2 e cresce come organismo
        autotrofo molto velocemente a 100°C. Il suo citoplasma è stabilizzato da una molecola particolare il 2,3-difosfoglicerato ciclico chesembra giocare un ruolo nello stabilizzare enzimi e DNA.
        
        Euryarchaeota – ARCHAEOGLOBI--> Archaeoglobi--> Sono gli unici in grado di compiere la riduzione del solfato a solfuro accoppiandola con l'ossidazione di differenti fonti di carbonio organico, compresi i polimeri complessi. Sono isolati principalmente da correnti idrotermali marine, Sono organismi che rappresentano un “ponte evolutivo” tra i processi energetici di metanogenesi e riduzione dello zolfo. Crenarchaeota--> Amano ambienti molto caldi e acidi. Si trovano in habitat vulcanici terrestri e sottomarini. Gli ipertermofili di ambienti marini sono i maggiori ipertermofili conosciuti e hanno temperature di crescita ottimali > 100°C.Pyrodictium, Pyrolobus hanno forme irregolari spesso con peduncoli che li ancorano al substrato e crescono strettamente aderenti ai cristalli di S (chemiolitotrofi). In questi ambienti rappresentano i produttori primari delle catene alimentari.
        
        Posseggono adattamenti molto importanti che danno anche
        indicazioni circa i primi stadi della vita sul pianeta. Stabilità del DNA e delle proteine: la maggior parte delle molecole si denatura ad alte T°. La soluzione va cercata nel folding. Hanno specifiche chaperonine (proteine implicate nel folding delle proteine) che operano ad elevate temperature come ad esempio il complesso proteico detto termosoma di Pyrodictium che sopravvive ad autoclavatura (121°C per 1h) e riavvolge le proteine che si sono denaturate. Il DNA rimane stabile grazie a diversi meccanismi: concentrazione di soluti (2,3 difosfoglicerato) che stabilizzano le molecole; Presenza di girasi inverse che producono dei superavvolgimenti nel DNA che lo rendono più stabile oppure di istoni archeali (proteine basiche). Stabilità della membrana plasmatica (monostrato) e dei monomeri (ATP, NAD+). Amano ambienti antropizzati e freddi, oltre i 73° tutti gli organismi fotosintetici non vivono--> inattivazione dei sistemi di trasporto
        
        Thaumarchaeota
        Una volta erano classificati tra i Crenarchaeota mesofili, ma adesso sono stati divisi. Si ritrovano sia in ambienti mesofili, sia termofili (adattamenti come presenza di girasi). Sembrano essere tra gli Archea più diffusi. Da un punto di vista metabolico sono molto importanti perchè possono ossidare l’ammonio in ambiente aerobico, contribuendo al fenomeno di nitrificazione, producono vitamina B-12, Thaumarchaeota hanno
        forme e dimensioni inusuali e che permettono loro di vivere in
        ambienti ricchi di solfuri
        
        nanoarcheota--> Un phylum formato da piccoli
        microorganismi “parassiti” isolati sia da sorgenti marine idrotermali,
        sia da sorgenti calde superficiali. Nanoarchaeum equitans piccole cellule coccoidi che si riproducono solo se associate all’ospite Si tratta di un organismo ipertermofilo (opt 90°C), di cui non è noto nel dettaglio il metabolismo: Ignicoccus è autotrofo e utilizza H2 come substrato e S0 come accettore di e-, I Nanoarchaeota formano una delle linee più primitive degli Archaea. Manca di molti geni fondamentali biosintesi di aa, nucleotidi e coenzimi, per cui si crede che queste funzioni siano svolte dall’ospite. Mancano geni relativi al catabolismo, Il genoma, inoltre, è molto compatto: il 95% del suo cromosoma circolare codifica per proteine. Si tratterebbe quindi di parassiti sia dal punto di vista energetico che metabolico, analogamente alle RickettIsie e alle Chlamydiae. Sono infatti presenti tutti i geni relativi alla replicazione del DNA, trascrizione e traduzione. Gli Archaea sembrano in grado di formare “simbiosi” con organismi
        diversi.
- - - - Teoria autogena di Taylor: Per progressiva complicazione di
        progenoti (Uralga) da cui risarebbero originati sia i procarioti sia gli eucarioti. Teoria simbiotica seriale di Margulis: origine degli eucarioti per successivo inglobamento di procarioti tuttora esistenti. Teoria autogena e simbiotica integrata di Cavalier-Smith: origine eucarioti per sviluppo autogeno del nucleo e del citoscheletro e per acquisizione secondaria del mitocondrio e del plastidio.
        
        Teoria autogena di Taylor: l’ipotesi di un origine degli eucarioti dai procarioti tutte le forme intermedie si siano perse per non essere riuscite a competere con il modificarsi delle condizioni sulla terra Mai trovati organismi con strutture morfologiche intermedie, ma ci sono forme con “biochimismo” intermedie (Dinophyceae e alcuni funghi pur essendo eucarioti non presentano istoni, l’acido DAP tra i componenti principali della parete dei batteri, è un importante intermedio metabolico nella biosintesi della lisina nei cromisti).
        
        URALGA = alga primordiale simile alle
        attuali cianofite, fotosintetizzante e con un sistema di membrane interne con
        funzioni fotosintetiche o respiratorie e ribosomi70s, ci sarebbe stata la formazione di un
        nucleoide centrale che viene circondato da membrane, specializzazione delle membrane per
        formare tilacoidi, RE e altre strutture deputate alla respirazione, le membrane si arricchiscono di steroli per compiere fagocitosi e contemporanea perdita della parete
        cellulare; formazione di veri organuli: plastidi,
        mitocondri e nucleo; differenziazione di un citoscheletro
        (sintesi di actina e miosina) e di flagelli.
        
        Teoria autogena di Woese: la differenziazione di organismi
        (PROGENOTI) nel periodo archeozoico (4-3,8 miliardi di anni fa) legata alla produzione di proteine e quindi alla traduzione attraverso RNA. Miglioramento si sarebbe ottenuto con ingrandimento dei ribosomi e miglioramento degli RNA. Differenziazione di organismi con ribosomi 70S e 80S da cui si sarebbero originati rispettivamente procarioti ed eucarioti. La membrana degli eucarioti in grado di compiere fagocitosi di procarioti fotosintetici (plasmidi) e aerobi (mitocondri). Teoria ribotipica di Barbieri: il ribotipo è il “set” di RNA che si interpone tra DNA e proteine. All’origine della vita ci sarebbero gli ARCHETIPI degli attuali ribotipi. Si contraddistingue dalla precedente perché non crede all’evoluzione dell’RNA nei progenoti. Gli RNA si sono evoluti durante in periodo prebiotico insieme con membrane di tipo diverso tra procarioti ed eucarioti che avrebbero permesso ai futuri eucarioti di compiere la fagocitosi (MICROEUCARIOTI) di procarioti fotosintetici (plastidi) e aerobi (mitocondri).
        
        Teoria simbiotica seriale di
        Margulis: procarioti tipo Bdellovibrio capaci di parassitare altri procarioti avrebbero dato origine origine ai mitocondri, Altri procarioti, tipo Thermoplasma,
        con la capacità di sintetizzare steroli sarebbero stati alla base delle
        nuove caratteristiche del citoplasma e dell’origine del nucleo.
        Si sarebbe formato un eucariota primordiale (PROTOCTISTA) che
        avrebbe originato plastidi e mitocondri inglobando diversi
        batteri. I flagelli sarebbero derivati dall’inglobamento di Spirochaete.
        
        Si presume che un procariote eterotrofo
        privo di parete abbia acquisito la capacità di fagocitare e di digerire le particelle
        inglobate all’interno dei vacuoli. La membrana plasmatica sarebbe stata
        resa flessibile dall’incorporazione di steroli e lo sviluppo di un citoscheletro avrebbe
        reso possibile la capacità di modificarsi.
        Anche il nucleo si sarebbe originato da un ripiegamento delle membrana plasmatica che avrebbe circondato il materiale nucleare. Si crea quindi un fagocita in grado di predare i batteri. •Il passo successivo è di non digerire i batteri che ingloba, ma di “adottarli”
        stabilendo quindi una simbiosi. La trasformazione dell’endosimbionte in
        organello prevede la perdita della parete cellulare e di altre strutture non più
        necessarie.
        
        Sull’origine simbiotica di plastidi e mitocondri sono quasi tutti d’accordo: entrambi gli organuli presentano DNA circolare e ribosomi 70S; • sono organuli dotati di autoduplicazione (DNA e RNA polimerasi proprie e sintesi di alcune proteine) e si riproducono come i batteri; • mancano di microtubuli; sensibili agli antibiotici dei ribosomi batterici; • sono avvolti da una duplice membrana la più esterna simile al plasmalemma degli eucarioti e quella interna ricorda quella dei procarioti;
        
        In particolare per quanto riguarda le
        endosimbiosi, poiché tutti gli eucarioti posseggono mitocondri, e solo alcuni hanno i plastidi, si ipotizza che i mitocondri siano comparsi per primi. I plastidi si sarebbero originati più volte, attraverso endosimbiosi distinte che avrebbero dato origine a linee evolutive differenti: •plastidi delle alghe verdi e delle piante; •plastidi delle alghe rosse (cianobatteri); plastidi delle alghe brune (pigmenti e ultrastruttura).