Differenza chiave: trasduzione generalizzata e specializzata
La trasduzione è un meccanismo che trasferisce il DNA da un batterio a un altro batterio da parte di un batteriofago. Il batteriofago è un virus che infetta e si replica all'interno di un batterio. È in grado di attaccarsi alla parete cellulare batterica e di iniettare il suo DNA nel batterio. All'interno del batterio, il DNA virale si replica e crea i componenti e gli enzimi necessari per creare nuovi batteriofagi. Durante questo processo, il DNA batterico si degrada in pezzi e si integra con il genoma virale oppure il DNA virale si integra direttamente con il DNA batterico. I nuovi batteriofagi portano il DNA batterico al loro interno. Quando questi batteriofagi infettano un altro batterio, si verifica la miscelazione del DNA batterico. La trasduzione può avvenire tramite ciclo litico o ciclo lisogenico in base al tipo di batteriofago. Quindi, ci sono due tipi di trasduzione: trasduzione generalizzata e trasduzione specializzata. Il differenza fondamentale tra trasduzione generalizzata e specializzata è quello la trasduzione generalizzata viene eseguita da batteriofagi virulenti in cui la cellula batterica viene lisata quando vengono rilasciati nuovi batteriofagi mentre la trasduzione specializzata viene eseguita da batteriofagi temperati in cui la cellula batterica non viene lisata e il DNA virale si integra con il batterio DNA e sopravvive allo stadio di profago all'interno dei batteri per diverse generazioni.
Cos'è la trasduzione generalizzata?
Ci sono due tipi di batteriofagi: virulenti e temperati. Il batteriofago virulento è in grado di uccidere il batterio ospite. Subiscono sempre un ciclo di vita litico che provoca la morte dei batteri ospiti. L'infezione di un batterio da parte di un batteriofago virulento e il trasferimento del DNA batterico a un altro batterio durante la seconda infezione è nota come trasduzione generalizzata. Quindi, la trasduzione generalizzata può essere definita come il trasferimento di DNA batterico da un batterio a un altro batterio da parte di un batteriofago virulento durante il ciclo litico del batteriofago. Il trasferimento del DNA batterico avviene a causa di errori di confezionamento del materiale genetico nei nuovi fagi. Il confezionamento del DNA virale appena replicato in nuovi fagi mostra una bassa fedeltà. Quindi, durante il confezionamento del materiale genetico, piccoli pezzi di DNA batterico o DNA batterico ricombinato con DNA virale possono essere inclusi erroneamente nei fagi. Se il DNA batterico viene inserito per caso all'interno del capside virale, la seconda infezione introduce questo DNA in un altro batterio. Quindi, la trasduzione si completa con successo tra due batteri.
Dopo l'infezione, i fagi virulenti sono in grado di controllare il macchinario cellulare batterico per replicare il proprio DNA. Il virus diventa anche in grado di degradare il cromosoma batterico in piccoli pezzi e provoca l'improvvisa rottura della parete cellulare batterica per il rilascio di fagi assemblati causando la morte cellulare.
Processo di trasduzione generalizzato
La trasduzione generalizzata è un processo rapido in cui i batteri muoiono in un breve periodo di tempo. Il batteriofago è in grado di rompere il DNA batterico in pezzi, distruggendo la cellula batterica. I passaggi della trasduzione generalizzata possono essere riassunti come segue.
- Un batteriofago virulento (litico) infetta un batterio.
- Il genoma fagico entra nella cellula batterica.
- Il virus governa i meccanismi metabolici batterici per produrre il proprio DNA e altri componenti ed enzimi necessari.
- Il DNA batterico si idrolizza in piccoli pezzi.
- Confezioni di materiale genetico all'interno dei nuovi fagi. Occasionalmente frammenti di DNA batterico si accumulano in nuovi capsidi fagici
- Le cellule batteriche si lisano e rilasciano i nuovi fagi.
- Quando il fago trasdotto infetta un altro batterio, il precedente DNA batterico si incorpora in un nuovo.
Figura 01: Processo di trasduzione generalizzato
Cos'è la trasduzione specializzata?
I batteriofagi temperati mostrano cicli vitali lisogenici. Sono coinvolti in un processo di trasduzione specializzato in cui un frammento di DNA batterico viene trasferito da un batterio a un altro batterio a causa di un errore. Quindi, la trasduzione specializzata può essere definita come il trasferimento del DNA batterico del donatore a un altro batterio da parte dei batteriofagi temperati. Quando i fagi temperati infettano i batteri, sono in grado di integrare il DNA virale nel cromosoma batterico e rimanere nello stadio del profago per diverse generazioni batteriche senza rilasciarlo dal genoma batterico. Durante la replicazione del genoma batterico, il DNA virale è soggetto a replicazione ed entra in nuove cellule batteriche e sopravvive. Tuttavia, quando i profagi sono indotti da determinati fattori, il DNA virale si stacca dal cromosoma batterico. A volte durante questo distacco, frammenti di cromosomi batterici si staccano e rimangono attaccati al DNA del profago. A causa dell'induzione, i fagi subiscono successivamente un ciclo litico. Il genoma virale si replica con il DNA batterico attaccato e si impacchetta all'interno di nuovi capsidi e crea nuovi fagi. I nuovi fagi rilasciano la cellula batterica mediante lisi. Quando un nuovo fago infetta un altro batterio, il DNA batterico si trasferisce ad esso.
Processo di trasduzione specializzato
Le fasi della trasduzione specializzata possono essere riassunte come segue.
- Un batteriofago temperato infetta un batterio.
- Il DNA virale si integra nel cromosoma batterico e diventa lo stadio del profago
- Il DNA virale rimane all'interno dei batteri per diverse generazioni
- Su un'induzione spontanea, il DNA virale stacca il DNA cromosomico batterico.
- Frammenti di DNA batterico si staccano dal cromosoma batterico con DNA virale.
- Il DNA virale si replica insieme ai geni batterici e si impacchetta all'interno di nuovi capsidi e crea nuovi fagi.
- Le cellule batteriche si lisano e rilasciano i nuovi fagi.
- Nuovi fagi infettano nuovi batteri.
- Il DNA batterico si mescola con nuovi batteri durante l'infezione.
Figura 02: Trasduzione specializzata mostrata dal fago lambda
Qual è la differenza tra trasduzione generalizzata e specializzata?
Trasduzione generalizzata vs specializzata |
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| La trasduzione generalizzata viene eseguita da batteriofagi virulenti o litici. | Trasduzione specializzata viene eseguita da fagi temperati. |
| Ciclo di vita | |
| Trasduzione generalizzata subisce un ciclo litico | Trasduzione specializzata subisce un ciclo lisogenico. |
| Lisi dei batteri | |
| La cellula batterica si lisa rapidamente. | Le cellule batteriche non vengono lisate rapidamente ma sopravvivono per diverse generazioni. |
| Imballaggio di materiale genetico | |
| Una porzione del DNA batterico del donatore è racchiusa all'interno del capside virale nella trasduzione generalizzata | Piccole parti di DNA batterico rimangono attaccate al DNA virale durante il distacco dal cromosoma batterico e vengono impacchettate in nuovi capsidi. |
| Integrazione del DNA virale | |
| Il DNA virale non è integrato nel cromosoma batterico. | Il DNA batterico e virale si integra. |
| Idrolisi del DNA batterico | |
| Il DNA batterico si idrolizza in pezzi dal virus. | Il DNA batterico non è idrolizzato. |
| Produzione del profago | |
| Non c'è formazione di profago durante la trasduzione generalizzata. | I profagi si formano durante la trasduzione specializzata. |
Riepilogo – Trasduzione generalizzata vs specializzata
Trasduzione è il processo di trasferimento del DNA batterico da un batterio all' altro da parte di un virus. È un processo naturale che avviene attraverso cicli litici o lisogenici. I fagi virulenti mostrano una trasduzione generalizzata. I fagi temperati mostrano una trasduzione specializzata. Durante la trasduzione generalizzata, il virus distrugge la cellula batterica. Nella trasduzione specializzata, le cellule batteriche non vengono distrutte rapidamente a meno che non vi sia un'induzione. Questa è la principale differenza tra trasduzione generalizzata e specializzata. Il DNA virale si integra nel cromosoma batterico nella trasduzione specializzata e l'integrazione non si verifica nella trasduzione generalizzata.
