Percorsi di scienza degli alimenti

I PROCARIOTI

I procarioti, che comprendono batteri e archeobatteri, sono organismi unicellulari dotati di entrambi gli acidi nucleici (DNA e RNA) e di tutte le strutture necessarie a condurre una vita autonoma; appartengono al regno delle monère. Presentano un livello di organizzazione più semplice di quello degli eucarioti, rispetto ai quali mancano di numerose strutture.
I batteri sono dotati di una membrana cellulare che contiene un liquido, il citosol, nel quale è immersa una grande varietà di molecole con funzioni ben precise. All’esterno, i batteri sono protetti da una parete che li avvolge, di spessore variabile. I loro caratteri ereditari, in forma di una lunga molecola circolare di DNA, sono raccolti in un ammasso più scuro definito nucleolo o nucleoide. A differenza di ciò che accade nelle cellule eucariote, questo materiale non è racchiuso in una membrana. Risulta quindi meno protetto, per esempio, dalle radiazioni ultraviolette della luce solare, in grado di danneggiarlo. Sempre all’interno dello spazio intracellulare si trovano i ribosomi, complessi molecolari specializzati nella sintesi delle proteine.

Riproduzione dei batteri

I batteri sono in grado di replicarsi per scissione binaria oppure, più raramente, per gemmazione. In entrambi i casi, la nuova generazione di batteri sarà del tutto identica all’organismo che l’ha originata: dalla riproduzione senza scambio di materiale genetico si originano infatti dei cloni. La riproduzione per scissione binaria comincia con la duplicazione del materiale genetico e con la formazione di un setto ad anello che gradualmente divide la cellula a metà, mentre ciascuna delle due copie di DNA viene spostata alle estremità della cellula madre. Quando tali processi sono ultimati la cellula si divide in due cloni. 

Durante la gemmazione, il setto non si forma al centro, ma a un’estremità del batterio: sulla sua membrana si origina un’estroflessione chiamata gemma. In una seconda fase la gemma si stacca e comincia a condurre una vita autonoma, crescendo e diventando una nuova cellula perfettamente uguale a quella da cui si è originata.

La moltiplicazione batterica può avvenire molto velocemente (in media una scissione ogni mezz’ora, se le condizioni ambientali sono favorevoli) e rappresenta un processo efficace per colonizzare i terreni ricchi di sostanze nutritive. Tuttavia i cloni, avendo lo stesso patrimonio genetico, sono tutti ugualmente sensibili a fattori che ne possono provocare la morte, come la presenza di antibiotici nel terreno di crescita.
La ricombinazione del materiale genetico costituisce invece un’importante strategia evolutiva per aumentare la variabilità genetica di una specie e migliorarne la capacità di sopravvivenza. Nel mondo dei procarioti, ciò avviene attraverso la coniugazione batterica.
La coniugazione consiste in un trasferimento di materiale genetico tra individui generalmente della stessa specie. Perché ciò si verifichi, è necessario che un batterio (detto F⁺) sia dotato di plasmide, ossia di una molecola di DNA in grado di replicazione autonoma e indipendente dal nucleolo. Il batterio F⁺, attraverso un ponte molecolare cavo chiamato pilo, trasferisce una copia del plasmide a un altro batterio (F^–), che così acquisterà dei geni supplementari e dunque nuove capacità.