Cellule procariote e virus

Le caratteristiche principali degli organismi procarioti risiedono nel fatto di non avere un nucleo vero e proprio e una membrana nucleare, o altri organelli legati alla membrana. I procarioti sono quasi esclusivamente organismi unicellulari, difatti si parla spesso di cellule procariote (sono costituiti da una sola cellula). Tuttavia, i procarioti possono formare delle colonie. Queste colonie sono collegate tra loro, pur non soddisfacendo tutti i criteri di un organismo multicellulare.

Gli eucarioti, invece, sono cellule con un nucleo. Il più delle volte gli eucarioti sono multicellulari. I principali tipi di eucarioti sono animali, piante, funghi e protisti. I protisti sono cellule eucariotiche speciali e organismi unicellulari.

I virus non vengono considerati vere e proprie cellule viventi. Non soddisfano difatti i criteri di un organismo vivente. I criteri di un organismo vivente sono:

• Sensibilità e risposta all'ambiente.
• Riproduzione.
• Crescita e sviluppo.
• Omeostasi.
• Elaborazione dell'energia.

Organismi procarioti

Esistono due tipi principali di procarioti: i batteri e gli archei. Le differenze principali riguardano le membrane cellulari e le condizioni in cui questi procarioti si trovano. I batteri sono caratterizzati dal doppio strato di fosfolipidi, mentre gli archei hanno un monostrato. Gli archei si trovano solo in condizioni estreme, come i geyser caldi. I batteri, invece, si trovano ovunque sulla terra, anche nel corpo umano.

Differenze tra procarioti ed eucarioti

Le strutture delle cellule eucariotiche e procariotiche sono diverse. Hanno in comune alcuni organelli, come la membrana plasmatica e il citoplasma. Tuttavia, alcuni organelli con una struttura specializzata per la produzione di ATP (mitocondri) o per la fotosintesi (cloroplasto) sono presenti solo nelle cellule eucariotiche.

La struttura della cellula eucariotica è molto più complessa di quella procariotica. Nel corpo umano, ad esempio, le cellule eucariotiche formano tessuti, organi e sistemi di organi.

Procarioti: i batteri

Nei prossimi paragrafi verranno trattati brevemente la classificazione e la riproduzione dei batteri.

Classificazione

I batteri possono essere classificati attraverso la colorazione di Gram o in base alla loro forma. Vediamo come funzionano queste classificazioni.

Colorazione di Gram

I batteri possono essere suddivisi in due gruppi principali: gram-negativi e gram-positivi. I batteri vengono classificati in questo modo utilizzando la colorazione di Gram. La colorazione di Gram (che è viola) colora la parete cellulare del batterio e determina il risultato complessivo della colorazione.

Quando applichiamo la colorazione di Gram viola, il batterio Gram-positivo si colorerà di un viola intenso, mentre quello Gram-negativo di un rosso pallido. Perché i batteri Gram-positivi mantengono il colore viola? Perché i batteri Gram-positivi hanno una spessa parete cellulare di peptidoglicano.

Da dove proviene il colore rosso nei batteri Gram-negativi? Dalla controcolorazione, la safranina.

Esempi di batteri Gram-positivi includono lo Streptococco. Esempi di batteri Gram-negativi sono la clamidia e l'Helicobacter pilorii.

Forma

I batteri possono essere classificati anche in base alla loro forma. I batteri rotondi sono noti come cocci, quelli cilindrici come bacilli, quelli a forma di spirale come spirilla e quelli a forma di virgola come vibrioni. Esistono anche altri tipi di batteri meno comuni, come quelli a forma di stella o di rettangolo.

Riproduzione

I batteri si riproducono per lo più per via asessuata. La forma più comune di riproduzione nei batteri è chiamata fissione binaria.

La coniugazione batterica coinvolge due batteri, ma non è una forma di riproduzione. Durante la coniugazione batterica, le informazioni genetiche sotto forma di plasmidi vengono trasferite da una cellula all'altra attraverso i pili. Questo spesso conferisce ai batteri riceventi un vantaggio, come la resistenza agli antibiotici. Questo processo non produce un nuovo batterio. Si tratta piuttosto di una versione "tampone" di quello precedente.

Procarioti: archea

Oltre ai batteri, gli archei sono l'altro pilastro dei procarioti. Si trovano in ambienti estremi come geyser e vulcani. Si sono evoluti per funzionare al meglio in quegli ambienti. Gli archei sono per lo più unicellulari.

Strutture virali

I virus sono microbi non viventi. Ciò significa che hanno bisogno di un qualche tipo di ospite per riprodursi, poiché non possono farlo da soli. Tuttavia, dispongono di materiale genetico, DNA o RNA. Introducono il DNA o l'RNA nella cellula ospite. La cellula viene quindi manipolata per produrre le parti del virus, dopodiché di solito muore.

I virus hanno meno componenti delle cellule. Sono costituiti da materiale genetico sotto forma di DNA o RNA, da una capsula proteica attorno al materiale genetico chiamata capside e, talvolta, da una membrana lipidica. Hanno anche enzimi che rompono la parete cellulare o la membrana e possono avere un enzima che trascrive l'RNA in DNA. Questo enzima è chiamato trascrittasi inversa. I virus non hanno organelli, motivo per cui non possono produrre le proprie proteine; non hanno ribosomi. I virus sono molto più piccoli delle cellule e non si vedono quasi mai al microscopio ottico.

Impatto dei virus sulle cellule procariote ed eucariote

I virus possono infettare piante, animali, esseri umani e procarioti.

Un virus spesso causa una malattia nell'ospite inducendo la morte cellulare. Il più delle volte, i virus infettano solo una specie, come l'uomo. Un virus che infetta i procarioti non infetterà mai l'uomo, ad esempio. Tuttavia, esistono casi in cui un virus può infettare animali diversi.

Un esempio comune dell'effetto dei virus nelle cellule procariotiche sono i batteriofagi. Si tratta di un gruppo di virus che infettano esclusivamente i batteri.

I virus infettano le cellule ospiti:

• Attaccandosi alla cellula ospite.
• Iniettando il loro DNA o RNA nella cellula ospite.
• Il DNA o l'RNA vengono tradotti e trascritti in proteine che costituiscono i componenti virali chiamati virioni. I virioni vengono rilasciati e di solito la cellula ospite muore.
• Il processo si ripete con un numero sempre maggiore di virioni.

Studiare virus e organismi procarioti

I batteri vengono solitamente coltivati in colture utilizzando un terreno con sostanze nutritive in cui possono moltiplicarsi rapidamente. La moltiplicazione dei batteri è esponenziale, perché il numero di batteri raddoppia sempre: da uno a quattro, a otto, ecc. Ciò significa che i batteri si replicano molto rapidamente e spesso possono essere osservati al microscopio ottico.

I virus, invece, sono molto più piccoli e non possono crescere da soli. Hanno bisogno di una cellula in cui crescere e, nella maggior parte dei casi, possono essere osservati solo al microscopio elettronico. Per fare un confronto, la dimensione media dei batteri è di circa 2 micrometri, mentre la dimensione media di un virus è compresa tra 20 e 400 nanometri.