la cellula procariotica e i virus, cenni sulla cellula eucariotica

cquando venne enunciata la teoria cellulare?

nel XIX secolo

chi coniò il termine cellula?

Robert Hooke

chi furono gli scienziati che affermarono che vegetali e animali fossero costituiti da cellule?

Schleiden e Schwann

che cosa sosteneva Virchow?

che le cellule derivavano per divisione di altre cellule

che tipi di organismi esistono in base al numero di cellule che li costituiscono?

unicellulari e pluricellulari

che cosa rappresenta la cellula?

è l’unita funzionale di base di ogni organismo vivente

che cosa costituisce l’ambiente attorno la cellula?

il microambiente

che cosa sostiene la teoria cellulare?

ogni organismo vivente è costituito da una o più cellule

le cellule sono le unità funzionali più piccole che costituiscono i viventi

le nuove cellule derivano da cellule preesistenti

quali sono gli aspetti che hanno in comune le cellule?

citoplasma

nucleoide o nucleo

membrana plasmatica (plasmalemma)

da cosa è composta il plasmalemma e qual è la sua funzione?

da un doppio strato di fosfolipidi di circa 5-10 nm, proteine e carboidrati, essa permette lo scambio e regola il flusso di molecole dall’esterno verso l’interno, svolge un ruolo importante nell’interazione con l’ambiente, e la comunicazione con altre cellule

da cosa è composto il citoplasma e qual è la sua funzione?

il citoplasma è una matrice gelatinosa che costituisce l’interno della cellula, è formata da acqua, zuccheri, lipidi, amminoacidi e proteine necessari per effettuare reazioni di trasformazione di materia e di energia, inoltre può contenere gli organuli cellulari

come si differenzia il nucleo delle cellule procariotiche da quelle eucariotiche?

nei procarioti non esiste un vero e proprio nucleo, ma una regione citoplasmatica chiamata nucleoide, in cui risiede  una singola molecola di DNA

negli eucarioti il nucleo è un organulo delimitato da un involucro (carioteca) in cui sono contenute più molecole di DNA, all’interno del nucleo c’è il nucleoplasma

cosa permette distinguere diverse cellule?

dimensioni

forma

sostanze chimiche usate per le specifiche funzioni cellulari

strutture

funzioni

quali sono gli organismi definiti procarioti?

batteri

alghe azzurre, blu-verdi o cianobatteri

che dimensioni e forme ha una cellula procariotica?

le dimensioni variano da 0,3 a 6 micron

sfere, bastoncelli, a spirale, a virgola

come si presenta il citoplasma procariotico?

come una matrice gelatinosa e granulosa composta da acqua, ioni, piccole molecole e macromolecole in soluzione, inoltre è possibile notare i ribosomi

appare come una struttura opaca per la presenza dei ribosomi

come è presentato il DNA nel nucleoide?

e il nuclide che forma ha?

sotto forma di un singolo cromosoma circolare

il nucleoide appare come una struttura filiforme aggrovigliata

cosa sono i plasmidi e qual’è la loro funzione?

i plasmidi sono molecole di DNA circolare di numero variabile, che hanno la capacità di replicazione autonoma e contengono un numero limitato di geni.

hanno la capacità di passare da una cellula a un’altra consentendo lo scambio di materiale genetico tra cellule in senso orizzontale e inoltre conferiscono alla cellula alcune peculiarità (come la resistenza agli antibiotici), incrementano la diversità metabolica

da cosa è costituita la parete cellulare?

da peptidoglicano

differenza tra batteri gram-positivi e gran-negativi?

attraverso la colorazione di Gram è possibile individuare i batteri Gram-positivi: adsorbono e mantengono la colorazione violetto di genziana e hanno una parete spessa costituita da un monostrato di peptidoglicani

batteri Gram-negativi: non assorbono la colorazione e appaiono rosacei, la loro parete è costituita da uno strato di peptidoglicani compresa tra due strati, interno ed esterno, di fosfolipidi (a sandwich)

come interferisce la penicillina nei batteri gram-positivi?

la penicillina interferisce con la sintesi di legami crociati tra i residui amminoacidi, rendendo la parete più fragile

che cos’è la capsula?

è uno strato ulteriore gelatinoso composto da polisaccaridi, che ha la funzione di protezione e di trasporto

cos’è un mesosoma?

il mesosoma è un’invaginazione della membrana plasmatica a forma di spirale, contiene i pigmenti necessari per la fotosintesi nelle cellule vegetali, e nei batteri aerobi contiene le strutture e molecole necessarie alla produzione di ATP

cosa sono i flagelli?

di flagelli sono strutture di 12 micron circa costituiti da flagellina che contribuiscono alla mobilità cellulare

cosa sono i pili?

i pili o fimbriae sono appendici di natura proteica circa 100-200 nm che permettono ai batteri di aderire tra di loro grazie alla proteina adesiva, svolgono anche un ruolo fondamentale nel processo di coniugazione

cosa sono gli Archea e quali sono le loro caratteristiche?

gli archea sono gli organismi procariotici più antichi.

sono esterofili perché possono vivere in condizioni estreme. esistono infatti gli alofili che vivono in acque estremamente salate, oppure i metanogeni che producono metano. gli archea possono vivere in ambienti senza ossigeno (anaerobi)

cosa sono i bacteria e quali sono le loro caratteristiche?

i bacteria sono organismi più evoluti, di cui fanno parte anche i micoplasmi (cellule prive di parete cellulare, 0,2 micron di diametro)

sono organismi fotosintetici che producono ossigeno, in particolare cianobatteri o alghe blu-verdi.

i bacteria possono decomporre organismi morti riciclando i loro componenti

si trovano anche nell’intestino dell’uomo o nella bocca, costituendo il microbiota intestinale e orale

cosa sostiene la germ theory?

la germ theory elaborata da Koch e Pasteur, afferma che alcune malattie sono causate da virus

cosa sono i virus filtrabili?

i virus filtrabili sono agenti infettivi più piccoli dei batteri, scoperti a fine ’800 perché passavano attraverso filtri che trattenevano i batteri ma continuavano a infettare. Oggi sappiamo che erano semplicemente i virus, visibili solo al microscopio elettronico e capaci di replicarsi solo dentro cellule vive.

che dimensioni hanno i virus?

i virus hanno dimensioni che oscillano tra i 10 ai 250-300 nm e larghi in genere 100nm

che tipi di forme hanno i virus?

i virus possono avere forma poliedrica (cubica) apparentemente sferica e filamentosa.

la forma poliedrica è conosciuta come struttura a simmetria icosaedrica: una forma tridimensionale composta da 20 facce, ciascuna costituita da un triangolo equilatero fatta di proteine

la forma filamentosa è conosciuta come struttura a simmetria elicoidale: è rappresentata da un’elica cava costituita da proteine strettamente aggregate con andamento elicoidale, la lunghezza dei virus elicoidali varia da 15 a 19 nm

che tipo di struttura hanno i poxvirus e i batteriofagi?

i poxvirus sono virus a forma complessa di forma ovale o a mattone lunghi tra i 200 e i 400 nm

i batteriofagi sono virus che infettano i batteri anche essi hanno una forma complessa.

il batteriofago T4 è uno dei più grandi lungo 200nm e largo 80-100 nm

qual è la composizione chimica e la struttura dei virus?

i virus sono detti endoparassiti obbligati, nello stato extracellulare sono definiti virioni o particelle virali, si distinguono in base all’acido nucleico in:

dsDNA, ssDNA, dsRNA, RNA+, RNA- , Rna a singolo filamento, Dna a doppio filamento

i virus possono contenere un guscio chiamato capisce, formato da piccole unità chiamate capsomeri.

il capside al suo interno contiene l’acido nucleico e lo protegge da eventuali danni fisici o chimici.

il capside + l’acido nucleico è chiamato nucleocapside, tipico dei virus nudi o naked viruses.

alcuni virus chiamati virus provvisti di involucro o enveloped viruses  contengono anche un pericapside (envelope) , un involucro esterno che può contenere glicoproteine e lipidi

cos'è un provirus?

Un provirus è il genoma di un virus integrato nel DNA della cellula ospite: in questo stato rimane “nascosto” e viene copiato insieme al DNA cellulare ogni volta che la cellula si divide. È tipico dei retrovirus (come l’HIV).

come sono costituiti i batteriofagi o fai?

da una testa o capside di dimensione variabile che contiene l’acido nucleico.

molti fagi presentano una coda rappresentata da un cilindro proteico interno cavo (nucleo centrale o core), a simmetria elicoidale attraverso il quale passa l’acido nucleico virale per infettare le cellule.

in alcuni fagi è presente anche una guaina (come nel T4) contrattile che circonda la coda ed è separata dalla testa tramite un collo circondato da collare

la struttura della coda è costituita dalla piastra basale da cui sporgono delle spine e a cui sono attaccate delle fibre, che fungono da attacco ai recettori batterici

a che servono le proteine di attacco?

tutti i virus posseggono proteine di attacco capaci di legare siti recettoriali presenti sulla superficie di una cellula ospite

come avviene il ciclo replicativi dei virus eucaristici?

• Attacco (adsorbimento) → le proteine virali si legano a recettori specifici (es. CD4 per HIV).

• Penetrazione →

  • Fusione diretta dell’envelope con la membrana plasmatica.

  • Endocitosi mediata da clatrina → il virus entra in una vescicola che diventa endosoma.

• Scapsidamento → acidificazione dell’endosoma o proteasi virali/cellulari degradano il capside → rilascio del genoma.

• Replicazione e biosintesi →

  • Il genoma virale (DNA o RNA) viene replicato usando polimerasi virali o cellulari.

  • Si producono mRNA virali e proteine strutturali/enzimatiche.

  • Le chaperonine cellulari assistono il corretto ripiegamento delle proteine virali.

• Assemblaggio → l’acido nucleico virale si incapsida con le proteine strutturali formando nuove particelle.

• Rilascio →

  • Lisi della cellula (virus nudi, spesso citotossici).

  • Gemmazione attraverso membrane cellulari, acquisendo l’envelope (virus con involucro).

descrivi i virus oncogeni

I virus oncogeni trasformano le cellule alterando i normali meccanismi di controllo. In pratica bloccano i geni oncosoppressori (come p53 e Rb) oppure attivano oncogeni che spingono alla proliferazione. Questo porta a immortalizzazione e, a lungo termine, a trasformazioni neoplastiche.

• Nei virus a DNA:

  • SV40 e polyomavirus usano la proteina T antigen che inattiva p53 e Rb.

  • HPV 16 e 18 hanno E6 (degrada p53) ed E7 (blocca Rb) → carcinoma cervicale.

  • HBV integra il DNA e la proteina HBx altera il ciclo → epatocarcinoma.

  • EBV infetta i linfociti B, li immortala → linfoma di Burkitt, carcinoma nasofaringeo.

• Nei virus a RNA:

  • I retrovirus integrano il loro genoma come provirus.

  • HTLV-1 con la proteina Tax stimola la proliferazione → leucemia/linfoma T.

  • HIV-1 non è oncogeno diretto, ma distruggendo l’immunità favorisce tumori (es. sarcoma di Kaposi da HHV-8).

come avviene il ciclo litico?

• Attacco (adsorbimento) → Il fago “riconosce” proteine specifiche sulla parete del batterio come se fossero serrature. Solo se il recettore corrisponde, il fago può agganciarsi.

• Penetrazione → Il virus inietta il proprio DNA attraverso la parete e la membrana del batterio. Il capside rimane all’esterno, come un involucro vuoto.

• Periodo di eclisse → Durante questa fase, dentro la cellula non ci sono particelle virali complete. Il DNA fagico prende il controllo del metabolismo della cellula:

  • Proteine precoci (early proteins) → enzimi che copiano il DNA virale, bloccano geni batterici e degradano il DNA ospite se necessario. Preparano il terreno per la produzione delle particelle.

  • Proteine tardive (late proteins) → componenti del nuovo virus: capsidi, code, fibre, e l’lisozima che servirà a rompere la cellula alla fine.

• Replicazione e maturazione → Il DNA del fago viene copiato più volte e i capsidi si assemblano intorno ai genomi. Le strutture come code e fibre si montano sui capsidi per creare virus completi.

• Rilascio → L’lisozima digerisce la parete batterica, la cellula esplode e rilascia centinaia di nuovi fagi pronti a infettare altre cellule.

come avviene il ciclo lisogenico?

• Dopo l’ingresso, invece di replicarsi subito, il DNA virale si integra nel cromosoma batterico: diventa un profago.

• Il batterio ospite diventa un lisogeno: continua a vivere e dividersi normalmente, copiando il profago insieme al proprio DNA senza produrre virus.

• Il profago può rimanere silente per molte generazioni, ma se la cellula subisce stress (radiazioni, sostanze chimiche), il profago può riattivarsi, uscire dal cromosoma e entrare nel ciclo litico, producendo nuovi fagi e lisando la cellula.

cos’è un viroide?

è un piccolo agente infettivo delle piante, si distingue dai virus per le dimensioni molto più piccole e perché possiede un genoma costituito da RNA circolare a singola elica, lungo 240-400 nucleotidi

cosa sono i satelliti?

i satelliti sono agenti infettivi sub-virali composti da molecole di acido nucleico, per riprodursi devono confettare una cellula ospite attraverso un proprio specifico virus chiamato virus helper. (la sequenza del loro acido nucleico è differente da quella del virus helper)

cosa sono i prioni, e che malattie possono provocare?

i prioni sono delle proteine capaci di cambiare forma e “infettare” altre proteine.

la proteina di cui è composta il prione è la PrP che è stata isolata nel 1985 dal gene che la codifica PRNP dal braccio corto del cromosoma 20. 

la forma normale di una proteina riscontrata nei tessuti del sistema nervoso è la PrPC organizzata in foglietti alfa e beta, mentre la sua forma prionica infetta è la PrPSc in cui le regioni del foglietto beta sono più estese. Le molecole di PrPSc possono interagire con quelle PrPc convertendo queste ultime nella struttura prionica, (i foglietti alfa elica si rilassano formando foglietti beta più estesi)

tipiche malattie prioniche:

malattia di Creutzfeldt-Jacob, sindrome di Gerstmann-Straussler-Sheinker, FFI, kuru

Come avviene il ciclo replicativo di un retrovirus?

Retrovirus (es. HIV) hanno un genoma RNA a singolo filamento + e replicano attraverso un ciclo molto specifico:

1. Adsorbimento e penetrazione: legame della glicoproteina virale gp120 a recettori CD4 e co-recettori CCR5/CXCR4 sulla cellula ospite → fusione della membrana.

2. Decapsidazione: rilascio dell’RNA virale e delle proteine necessarie.

3. Retrotrascrizione: l’enzima reverse transcriptase trascrive RNA virale → DNA complementare (cDNA).

   • Processo soggetto ad errori (alto tasso di mutazione).

4. Integrazione: il DNA virale viene trasportato nel nucleo e integrato nel genoma dell’ospite tramite l’enzima integrasi → forma provirus.

5. Trascrizione e traduzione: il DNA virale integrato viene trascritto in RNA messaggero e RNA genomerico → produzione proteine virali.

6. Assemblaggio: proteine e RNA virale si assemblano nel citoplasma vicino alla membrana cellulare.

7. Gemmazione: rilascio delle particelle virali envelopate → maturazione grazie alla proteasi virale.

Quali sono i principali meccanismi di entrata e uscita virale?

Entrata:

• Endocitosi mediata da recettore: virus viene inglobato in una vescicola → fusione con endosoma e rilascio genoma.

• Fusione diretta: tipica virus envelopati (HIV, influenza).

• Penetrazione diretta: virus non envelopati iniettano il loro genoma nella cellula.

Uscita:

• Lisi cellulare: rilascio di particelle virali → morte cellulare (tipica virus litici).

• Gemmazione: virus envelopati acquisiscono membrana della cellula ospite → rilascio senza lisi (HIV, herpesvirus).

• Esocitosi: vescicole trasportano virus fuori dalla cellula.

Entrata:

• Endocitosi mediata da recettore: virus viene inglobato in una vescicola → fusione con endosoma e rilascio genoma.

• Fusione diretta: tipica virus envelopati (HIV, influenza).

• Penetrazione diretta: virus non envelopati iniettano il loro genoma nella cellula.

Uscita:

• Lisi cellulare: rilascio di particelle virali → morte cellulare (tipica virus litici).

• Gemmazione: virus envelopati acquisiscono membrana della cellula ospite → rilascio senza lisi (HIV, herpesvirus).

• Esocitosi: vescicole trasportano virus fuori dalla cellula.

📌 Nota: modalità di uscita influenza la risposta immunitaria e il danno cellulare.

quali sono i principali meccanismi di trasferimento genico orizzontale?

Il trasferimento genico orizzontale è il passaggio di materiale genetico tra organismi diversi, indipendentemente dalla riproduzione sessuata.

Principali meccanismi:

1. Trasformazione: acquisizione di DNA libero presente nell’ambiente (batteri).

2. Trasduzione: trasferimento di DNA mediato da virus batteriofagi.

3. Coniugazione: trasferimento diretto di DNA tramite pilus tra due cellule batteriche.

4. Trasposizione: trasferimento di sequenze genetiche interne tramite trasposoni (“geni mobili”).

Quali sono le caratteristiche fondamentali della cellula eucariotica?

• Dimensioni: 10–100 μm (più grandi dei procarioti).

• Struttura: presenza di organelli delimitati da membrane → compartimentalizzazione.

• Materiale genetico: DNA organizzato in cromatina all’interno di un nucleo delimitato da doppia membrana.

• Citoscheletro: microtubuli, microfilamenti, filamenti intermedi → motilità, trasporto, forma.

• Riproduzione: mitosi e meiosi.

• Esempi: cellule animali, vegetali, funghi, protisti.

Quali sono le 6 principali classi di virus animali secondo il tipo di genoma?

Le 7 classi dei virus animali si basano sulla classificazione di Baltimore e si distinguono in base al tipo di acido nucleico e al suo modo di replicazione: 

Classe	Tipo di genoma	Filamento	Sintesi di mRNA (+)	Esempi di virus animali
I	DNA	Doppio filamento (dsDNA)	Trascrizione diretta in mRNA	Adenovirus, Herpesvirus, Poxvirus
II	DNA	Singolo filamento (ssDNA)	Prima conversione in dsDNA, poi trascrizione in mRNA	Parvovirus
III	RNA	Doppio filamento (dsRNA)	Trascrizione da RNA (-) per produrre mRNA	Reovirus
IV	RNA	Singolo filamento senso positivo (ssRNA +)	Funziona direttamente come mRNA	Poliovirus, Coronavirus
V	RNA	Singolo filamento senso negativo (ssRNA -)	Trascrizione da RNA (-) a mRNA (+)	Influenza, Ebola
VI	RNA	Singolo filamento senso positivo (ssRNA +) con trascrittasi inversa	Retrotrascrizione in DNA provirus, poi trascrizione	HIV, altri retrovirus
VII	DNA	Doppio filamento parziale con RNA intermediario	Trascrizione da DNA provirus/RNA intermediario	HBV (virus epatite B)

• I virus RNA positivo (+) possono funzionare direttamente come mRNA.

• I virus RNA negativo (-) devono prima produrre un RNA complementare (+) per la traduzione.

• I retrovirus (classe VI) trascrivono RNA → DNA tramite trascrittasi inversa → integrano il DNA nel genoma ospite.

Quali sono le fasi principali del ciclo di un virus animale?

1. Attacco (adsorbimento):

   • Il virus si lega a recettori specifici sulla membrana della cellula ospite.

   • La specificità dei recettori determina il tropismo del virus (quali cellule può infettare).

2. Penetrazione:

   • Il virus entra nella cellula tramite:

     • Endocitosi mediata da recettore,

     • Fusione diretta (tipico dei virus enveloped).

3. Decapsidazione (uncoating):

   • Il capside viene rimosso → il genoma virale viene liberato nel citoplasma o nel nucleo.

4. Replicazione del genoma:

   • DNA virale → replicazione nel nucleo (alcuni virus DNA)

   • RNA virale → replicazione nel citoplasma o nucleo, a seconda della classe.

   • Retrovirus: RNA → DNA tramite trascrittasi inversa → integrato nel genoma ospite.

5. Sintesi proteica (espressione genica):

   • Utilizza la macchina ribosomiale dell’ospite per produrre proteine strutturali e enzimi virali.

6. Assemblaggio (maturazione):

   • Proteine del capside + genoma virale → formano nuove particelle virali.

7. Rilascio:

   • I virus escono dalla cellula tramite lisi (distruzione della cellula) o gemmazione/esocitosi (senza distruggerla, tipico dei virus enveloped).

Come entrano i virus animali nelle cellule?

• Endocitosi mediata da recettore:

  • Virus lega recettore → la cellula internalizza il virus in una vescicola.

  • Vescicola → fusione con endosoma → rilascio genoma nel citoplasma.

• Fusione diretta con la membrana:

  • Tipico dei virus enveloped (con involucro lipidico).

  • La membrana del virus si fonde con quella della cellula → il capside entra direttamente.

• Transfezione diretta (più raro):

  • Alcuni virus possono penetrare meccanicamente o attraverso danni alla membrana.

Come escono i virus dalle cellule animali?

• Lisi cellulare:

  • La cellula si rompe → rilascia tutte le particelle virali.

  • Tipico dei virus non enveloped (senza involucro).

• Gemmazione:

  • Tipico dei virus enveloped.

  • Il virus acquisisce involucro dalla membrana plasmatica della cellula ospite → la cellula spesso sopravvive.

• Esocitosi:

  • Le particelle virali vengono trasportate in vescicole verso la membrana → rilasciate senza distruggere la cellula.