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Ogni cellula contiene un genoma (o patrimonio genetico), definito come il complesso dei geni che conferiscono ad ogni organismo determinate caratteristiche. I geni costituiscono le istruzioni e le informazioni necessarie per la produzione dei componenti della cellula stessa e per la sua duplicazione.  
Quando la cellula è duplicata, l’intero patrimonio di geni viene riprodotto. Il genoma è come una biblioteca nella quale i libri sono costituiti dai geni: per esempio, ogni volta che è necessario sintetizzare una proteina, il sistema delegato alla sua sintesi legge la porzione di genoma corrispondente. Oppure, ogni volta che viene prodotto un nuovo enzima, è necessario che il sistema che lo produce assembli nel giusto ordine gli amminoacidi che lo costituiscono.
Il genoma determina il funzionamento e molte caratteristiche dell’organismo: ogni essere vivente è diverso poiché è differente il patrimonio genetico.
Le cellule di un essere umano derivano tutte da uno stesso zigote, condividono lo stesso genoma, ma ognuna ne usa soltanto una parte; questo processo è noto come differenziazione cellulare, mediante il quale le cellule di un organismo, inizialmente identiche (in quanto derivate da uno zigote comune), acquisiscono caratteristiche differenziali. Per esempio una cellula epatica sintetizza enzimi diversi rispetto a quelli sintetizzati da una cellula del sistema nervoso.  

Le differenze genetiche esistono anche tra individui appartenenti alla stessa specie: ogni essere umano è unico poiché possiede geni diversi da quelli di un altro individuo, tuttavia, contribuiscono notevolmente alla differenziazione anche l’educazione ricevuta, l’ambiente in cui viviamo e le esperienze che facciamo.

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