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IL MODELLO BATTERICO E PLASMIDI - Coggle Diagram
IL MODELLO BATTERICO E PLASMIDI
Il Cromosoma Batterico
Localizzazione: Sospeso nel citoplasma all'interno del nucleoide (assenza di membrana nucleare).
Struttura: Singola molecola di DNA a doppio filamento, a struttura circolare e fortemente superavvolta grazie all'azione delle topoisomerasi (es. DNA girasi).
Origine di duplicazione (oriC): Singola origine di replicazione da cui parte la duplicazione bidirezionale del cromosoma
Plasmidi
Definizione: Piccole molecole di DNA extracromosomico a doppio filamento, prevalentemente circolari, capaci di replicazione autonoma rispetto al cromosoma principale.
Funzioni accessorie (non essenziali in condizioni standard):
Fattori R: Geni per la resistenza ad uno o più antibiotici.
Fattori F: Plasmidi coniugativi per la trasmissione di materiale genetico.
Geni per vie metaboliche complesse o produzione di tossine/batteriocine.
Uso nelle Biotecnologie:
Vengono ingegnerizzati come vettori di clonaggio e vettori di espressione per inserire, amplificare ed esprimere geni ricombinanti in cellule ospite
CRESCITA BATTERICA ED ESAME DEI FENOTIPI
A. Colture e Curve di Crescita
Terreno Liquido (Curva di crescita batterica):
Fase Lag (Latenza): Adattamento metabolico al terreno; sintesi di enzimi, nessun incremento del numero di cellule.
Fase Log (Logaritmica/Espponenziale): Scissione binaria alla massima velocità costante; la popolazione raddoppia a intervalli regolari (tempo di generazione).
Fase Stazionaria: Esaurimento dei nutrienti ed accumulo di tossine; il tasso di divisione cellulare eguaglia il tasso di morte.
Fase di Morte: Crollo del numero di cellule vitali.
Terreno Solido (Agarizzato):
Permette l'immobilizzazione delle singole cellule e la formazione di colonie isolate (ciascuna derivante da una singola Unità Formante Colonia - UFC)
Tipologie di Terreni di Coltura
Terreno Minimo: Contiene solo una fonte di carbonio semplice (es. glucosio) e sali minerali essenziali.
Terreno Completo: Arricchito con amminoacidi, basi azotate e vitamine (es. estratto di lievito o peptone); permette la crescita di ceppi con qualsiasi deficit nutrizionale.
Terreno Selettivo: Addizionato con sostanze (es. antibiotici o specifiche fonti di carbonio) che inibiscono la crescita di determinati genotipi consentendo solo quella dei mutanti desiderati
TIPI DI MUTANTI BATTERICI
Mutanti per la Fonte di Carbonio
Capacità di metabolizzare uno specifico zucchero:
Lac+ (Selvatico): Capace di utilizzare il lattosio come unica fonte di carbonio e energia.
Lac− (Mutante): Incapace di metabolizzare il lattosio (cresce solo se è presente una fonte alternativa come il glucosio)
Mutanti per la Resistenza a Farmaci / Fagi
Risposta a sostanze tossiche o agenti litici:
StrS (Sensibile): Il ceppo selvatico viene ucciso o inibito dall'antibiotico (es. streptomicina).
StrR (Resistente): Il mutante sopravvive e si moltiplica anche in presenza dell'antibiotico.
Mutanti Nutrizionali (Auxotrofi vs Prototrofi)
Prototrofo (Selvatico): Capace di sintetizzare autonomamente tutti i propri costituenti cellulari (amminoacidi, vitamine) a partire dai componenti del terreno minimo.
Auxotrofo (Mutante): Ha perso la capacità di sintetizzare un componente essenziale a causa di una mutazione in una via metabolica (es. Arg−, Bio−).
Condizione di crescita: Cresce sul terreno minimo solo se addizionato con la specifica sostanza metabolica mancante (es. arginina o biotina) oppure sul terreno completo
Tecniche di Isolamento e Mutanti Condizionali
Tecnica del Replica Plating (Timbro su velluto):
Metodo per isolare e identificare colonie auxotrofe senza ucciderle:
Si piastrano i batteri su terreno completo (piastra madre).
Si trasferiscono le colonie con un timbro di velluto sterile su una piastra con terreno minimo e su una con terreno completo.
Le colonie che crescono sul terreno completo ma NON sul terreno minimo sono identificate come mutanti auxotrofi e recuperate dalla piastra madre.
Mutanti Condizionali (es. Termosensibili - ts):
Mutanti la cui letalità si manifesta solo in determinate condizioni ambientali:
Temperatura permissiva (es. 30∘C): La proteina mutata funziona correttamente → il batterio vive.
Temperatura restrittiva/non-permissiva (es. 42∘C): La proteina si denatura o perde funzione →fenotipo letale.
Utilità: Indispensabili per studiare l'azione e la mappa genica di geni essenziali (es. geni per la replicazione del DNA) la cui inattivazione totale sarebbe altrimenti letale e non propagabile