Concetti Chiave
- La ricombinazione nei diploidi avviene durante la meiosi, mescolando i cromosomi omologhi materni e paterni per incrementare la variabilità genetica e favorire combinazioni alleliche vantaggiose.
- Nei batteri, sebbene aploidi e con riproduzione asessuata, può verificarsi ricombinazione in stati di diploidia parziale, contribuendo alla diversità genetica anche in questi organismi.
- Le mutazioni nei batteri includono vari tipi, come la perdita di capacità sintetiche, resistenza agli antibiotici e ai virus, e cambiamenti strutturali, che influenzano la loro adattabilità e sopravvivenza.
- Il terreno di coltura per batteri include nutrienti essenziali e può variare da minimo, per batteri prototrofi, a completo, per batteri auxotrofi che necessitano di sostanze aggiuntive per crescere.
- La tecnica della piastratura delle repliche aiuta a identificare mutanti auxotrofi, trasferendo colonie batteriche su terreni diversi per verificare la loro capacità di crescere in assenza di certi nutrienti.
Indice
Ricombinazione genetica negli organismi diploidi
Negli organismi diploidi la ricombinazione tra cromosomi omologhi (di origine materna e paterna) durante la meiosi è una fonte di variabilità genetica importante.
Essa genera nuove combinazioni alleliche alcune delle quali potrebbero beneficiare l’organismo aumentandone la sopravvivenza o capacità riproduttiva.
Nel tempo queste combinazioni vantaggiose dovrebbero diffondersi nella popolazione.
La ricombinazione meiotica è quindi un modo per mescolare la variabilità genetica potenziando il cambiamento evolutivo.
Esempio: due mutazioni vantaggiose insorte casualmente in due individui diversi non potrebbero mai trovarsi insieme se non avvenisse ricombinazione.
Ricombinazione nei batteri e mutazioni
I batteri sono aploidi e hanno riproduzione asessuata.
Tuttavia anche nei batteri si può avere ricombinazione.
La ricombinazione si può verificare quando, seppure transitoriamente, il batterio si viene a trovare in uno stato di diploidia parziale (per una parte dei suoi geni).
Le mutazioni più frequenti nei batteri sono:
- perdita della capacità di sintetizzare sostanze indispensabili per la crescita (mutanti nutrizionali).
- capacità di resistere agli antibiotici (mutanti antibiotico-resistenti).
- variazioni nella forma o nella pigmentazione.
- cambiamenti nella struttura antigenica.
- capacità di produrre annessi cellulari.
- capacità di resistere all’attacco di virus (mutanti fago-resistenti).
- necessità di sviluppare solo in determinate condizioni (mutanti condizionali).
Terreni di coltura e crescita batterica
Il tipico terreno di coltura contiene una fonte di carbonio, elementi essenziali come azoto e fosforo, alcune vitamine e altri ioni e nutrienti indispensabili.
I batteri selvatici o prototrofi possono usare questi semplici ingredienti per sintetizzare tutti i composti necessari per la loro crescita e riproduzione. Un terreno di coltura che contenga solo i nutrienti richiesti dai batteri prototrofi si chiama terreno minimo.
Ceppi mutanti come i batteri auxotrofi mancano di uno o più enzimi necessari a sintetizzare molecole essenziali e quindi potranno crescere solo su un terreno arricchito con queste sostanze.
Per esempio le specie auxotrofe incapaci di sintetizzare l’amminoacido leucina non potranno crescere su un terreno minimo, ma cresceranno in un terreno al quale sia stata aggiunta leucina.
Un terreno completo contiene tutte le sostanze necessarie per la crescita e la riproduzione dei batteri auxotrofi.
Studio della sintesi della leucina
Per esempio, vogliamo studiare il fenomeno della sintesi della leucina e quindi andiamo alla ricerca di batteri mutati per qualche gene che codifica per enzimi coinvolti nel pathway di biosintesi della leucina: auxotrofi che non possono sintetizzare leucina (mutanti leu-).
Per prima cosa si piastrano i batteri su una piastra di Petri che contiene un terreno che include la leucina; su di esso cresceranno sia i prototrofi leu+, che auxotrofi leu- à si formeranno colonie.
Successivamente, utilizzando una tecnica chiamata piastratura delle repliche, trasferiamo un po’ di cellule da ciascuna delle colonie presenti sulla piastra primaria a due nuove piastre secondarie: una di queste contiene un terreno cui è stata aggiunta leucina, l’altra un terreno che ne è privo.
Il terreno privo di un nutriente essenziale, come questo in cui manca la leucina, viene chiamato terreno selettivo.
I batteri leu+ cresceranno su entrambi i terreni, ma i mutanti leu- cresceranno solo sul terreno selettivo arricchito con leucina, poiché non sono in grado di sintetizzarla autonomamente. Ogni colonia che cresce su un terreno contenente leucina, ma non su un terreno che ne è privo, è costituita da batteri leu-.
Domande da interrogazione
- Che ruolo ha la ricombinazione negli organismi diploidi?
- Come avviene la ricombinazione nei batteri?
- Quali sono le mutazioni più comuni nei batteri?
- Cosa distingue un terreno minimo da un terreno completo?
- Come funziona la piastratura delle repliche per identificare mutanti auxotrofi?
La ricombinazione negli organismi diploidi durante la meiosi è una fonte di variabilità genetica che genera nuove combinazioni alleliche, alcune delle quali possono aumentare la sopravvivenza o la capacità riproduttiva dell'organismo.
Nei batteri, che sono aploidi e si riproducono asessualmente, la ricombinazione può avvenire quando il batterio si trova in uno stato di diploidia parziale per una parte dei suoi geni.
Le mutazioni più comuni nei batteri includono la perdita della capacità di sintetizzare sostanze essenziali, resistenza agli antibiotici, variazioni nella forma o pigmentazione, cambiamenti nella struttura antigenica, produzione di annessi cellulari, resistenza ai virus e necessità di condizioni specifiche per lo sviluppo.
Un terreno minimo contiene solo i nutrienti richiesti dai batteri prototrofi per la crescita, mentre un terreno completo include tutte le sostanze necessarie per la crescita e la riproduzione dei batteri auxotrofi.
La piastratura delle repliche trasferisce cellule da colonie su una piastra primaria a piastre secondarie con e senza leucina. I batteri leu+ crescono su entrambi i terreni, mentre i mutanti leu- crescono solo sul terreno arricchito con leucina, permettendo l'identificazione dei mutanti auxotrofi.
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