Compartimenti funzionali nella cellula batterica. 2. Ripresa della crescita dopo rinfresco della coltura

Ageno, Mario

Atti della Accademia nazionale dei Lincei. Rendiconti della Classe di scienze fisiche, matematiche e naturali, Série 8, Tome 82 (1988) no. 1, pp. 145-150.

Riassunto (VO)

Cellule trasferite da una coltura in saturazione in terreno fresco riprendono a crescere, se sono soddisfatte alcune condizioni. Se la coltura madre è rimasta in saturazione per non più di 2-3 ore, la sintesi proteica riprende immediatamente nel nuovo mezzo, mentre il numero delle cellule riprende a crescere esponenzialmente solo dopo un lag di 30-60 minuti. Dopo aver escluse alcune presunte cause di tale lag, si fa notare che nella cellula sono presenti due categorie di molecole: 1) materiali da costruzione, che derivano dal catabolismo del glucoso, il cui numero cresce esponenzialmente al crescere dell'età della cellula; 2) molecole regolatrici (RNA e proteine), che sono codificate nel DNA e il cui numero totale, di conseguenza, cresce solo parabolicamente con l'età della cellula. Nella coltura figlia, le cellule dell'inoculo sono di regola più piccole del normale e contengono un eccesso di DNA e di molecole regolatrici, rispetto al materiale nutritivo entrante, da elaborare chimicamente. Il materiale entrante cresce però esponenzialmente con l'età della cellula, e la sua crescita diventa a un certo punto più rapida della crescita del numero delle molecole regolatrici. Si forma quindi a un certo punto un surplus di materiale che non può essere elaborato, il che fa scattare, quando la relativa concentrazione supera la soglia di un enzima, il processo di divisione cellulare. Queste ipotesi, che la divisione cellulare sia essenzialmente un intervento correttivo, verrà ripresa e discussa in altro lavoro.

Abstract

When some bacterial cells are removed from a saturated culture and transferred to a glucose-rich new medium, they resume growing if a set of conditions are satisfied. Glucose catabolism resumes almost immediately, as well as protein synthesis. However, cells do not divide during the first 30-60 minutes, after which the cell number starts growing suddenly. The lag can be due neither to insufficient energy supply to the cell, nor to a substance, synthesized constitutively, whose concentration does not reach a threshold. We show that there are two kinds of molecules in the cell: a) building materials, which are products of glucose catabolism and grow in number exponentially with the age of the cell; and b) control molecules, which are coded in the DNA and grow in number parabolically with the age of the cell. At the beginning, the effective lengths of the cells are smaller in the refreshing medium than in the mother culture during the exponential phase of growth. Now, the cells have an excess of DNA with regard to their length. They do not divide as far as the control molecules are sufficient in number to work out all the building materials. However, an exponential growth of the building materials eventually exceeds any parabolic growth of the control molecules, and the internal processes of the cell cannot remain coerent for ever. When the level of inexhausted materials reaches an enzymatic threshold, the division process starts. In this way, cell division reveals itself a process of recovering.

Bibliographie

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