Genetica dei microrganismi

GENETICA dei MICRORGANISMI

CEPPO microbico popolazione di cellule geneticamente identiche

GENOTIPO di un ceppo insieme delle caratteristiche genetiche, espresse o no.

FENOTIPO di un ceppo insieme delle caratteristiche espresse nell'ambiente.

In ambiente diverso si possono avere, per induzione o repressione, diversi fenotipi.

CEPPO SELVAGGIO o pototrofo ceppo isolato dall'ambiente.

Nei microrganismi abbiamo due tipi di cambiamenti a carico del Dna:

MUTAZIONE cambiamenti del Dna non dovuti ad introduzione di nuovi geni

RICOMBINAZIONE cambiamenti dovuti ad introduzione di nuovi geni.

MUTAZIONI

Cambiamenti improvvisi ed ereditabili nel cromosoma.

Mutazioni SPONTANEE cause ignote.

La frequenza è molto elevata, basata sulla capacità riproduttiva ogni gene del Dna di una cellula (1 su  10 - 1 su 10 può subire una mutazione).

Si hanno notevoli difficoltà a seguire queste mutazioni in laboratorio:

Es. 10 batteri in un terreno selettivo che contiene streptomicina a concentrazione inibente.

Crescono solo le cellule S-resistenti

La resistenza all'antibiotico si può formare a seguito di mutazioni a livello dei geni che codificano la sintesi dei ribosomi la streptomucina agisce sui ribosomi, ma se questi sono strutturalmente modificati, l'antibiotico non è attivo.

Frequenza 1 su 10T si svilupperà una colonia perché solo una cellula ha la possibilità di crescere.

Non è la presenza di streptomicina a far emergere la resistenza nel batterio, l'antibiotico distrugge tutte quelle non resistenti, in modo da farla prevalere. In presenza di quest'antibiotico la frequenza aumenta per selezione di mutazioni antibiotico-resistenti spontanee nel tempo i trattamenti antibiotici perdono d'efficacia.

La frequenza di mutazioni spontanee varia per geni diversi e per lo stesso gene in batteri diversi. La frequenza di mutazione per ogni gene è indipendente.

Es. resistenza a streptomicina 1 su 10

Resistenza a penicillina 1 su 10

Ma la frequenza di mutazione dei due geni sulla stessa cellula batterica è 1 su 10

MUTAZIONI PUNTIFORMI

Cambia un solo nucleotide. Non sempre le mutazione è espressa nell'ambiente (es. sostituzione di una base nella tripletta che codifica la serina, essendo codificata da molte triplette la mutazione non provoca nessun cambiamento).

Se una base su una tripletta si altera, l'Rnam codifica l'inserzione di un diverso aminoacido; se questo aa è in una posizione critica nella costituzione di un enzima si può avere un diverso fenotipo, oppure la morte del batterio. Ma se non è in posizione critica, la mutazione non si esprime.

MUTANTI DELETI mutazioni per delezione.

Perdita di una parte del filamento del Dna. Questo comporta la perdita delle capacità si sintesi di alcune proteine, inoltre, mutazioni di questo tipo espresse fenotipicamente non possono essere riparate mediante un'ulteriore mutazione (fenomeno di RETROMUTAZIONE).

REVERSIONE o  RETROMUTAZIONE

Il ceppo modificato ritorna all'originale caratteristica fenotipica del ceppo selvaggio (prototrofo) grazie ad una seconda mutazione questo processo avviene spesso nelle mutazioni puntiformi.

MUTAGENI agenti chimici o fisici che aumentano la frequenza di mutazioni.

TEST di AMES valutazione degli effetti mutageni di sostanze chimiche su ceppi di Salmonella Typhimurium (la modificazione impedisce alla cellula di produrre isterina), molto sensibili a retromutazioni. Test economico e rapido per lo screming iniziale, poi avvengono test su cellule eucariote.

EFFETTI delle MUTAZIONI

v    Da batteri mobili possono perdere il flagello e diventare immobili (colonie compatte)

v    Perdita o modificazioni della capsula colonie rugose (R) sono più piccole, colonie con microrganismi con capsula (colonie S)

v    Perdita di un enzima utile per il catabolismo la cellula non riesce più ad utilizzare alcuni fonti energeticheT in alcuni terreni non riuscirà a crescere.

v    Modificazione strutturale dei ribosomi o di proteine di trasporto che rendono la cellula impermeabile al farmacoT farmacoresistente.

v    Virus fagiobatteri che per infettare una cellula deve trovare sulla parete o sulla membrana un recettore adatto. Se si modifica il recettore, il virus perde il sito di attacco e la cellula diventa virus-resistente.

v    Alterazioni della termosensibilità modificazioni di alcuni enzimi che impedisce al microrganismo di crescere a 37°, ma comunque possono moltiplicarsi a temperature inferiori.