Concetti Chiave
- La regolazione genica nello sviluppo embrionale comprende la proliferazione cellulare, il differenziamento e la morfogenesi, orchestrati dai geni dello sviluppo.
- I geni dello sviluppo controllano i fattori di trascrizione e le proteine coinvolte in eventi chiave, influenzando la diversità degli organismi.
- La Drosophila melanogaster è un modello per studiare i geni responsabili dello sviluppo cellulare, con molti di questi presenti anche nei vertebrati.
- Nella Drosophila, i geni a effetto materno, di segmentazione e Hox guidano la formazione degli assi corporei e la segmentazione.
- Il processo di apoptosi è cruciale per modellare correttamente gli organi, come dimostrato nella separazione delle dita umane.
proliferazione cellulare → avviene per mitosi
differenziamento cellulare → ogni cellula assume una funzione specifica
morfogenesi → l’organizzazione delle cellule in tessuti sistemi e apparati
geni dello sviluppo → controllano lo sviluppo dei fattori di trascrizione che agiscono sulle proteine coinvolte in molteplici eventi
Drosophila melanogaster → identificazione dei geni e dei prodotti genici responsabili ad alcuni aspetti dello sviluppo cellulare. Questi geni esistono anche nei vertebrati quindi la diversità degli organismi dipende dai diversi geni regolatori.
Morfogeni e segmentazione
morfogeni: segnale chimico che comunica a una cellula in fase di sviluppo dove e quando si trovare. Diffonde un gruppo di cellule lungo l’asse corporeo creando il gradiente di concentrazione
composta da una ripetizione di segmenti
testa
tre segmenti per il torace
8 segmenti addominali
nella larva i segmenti toracici e addominali sono molto simili ma sono già predisposti al futuro differenziamento.
Geni a effetto materno e segmentazione
Dalle cellule della madre derivano i geni che codificano l'instaurazione dell’asse antero-posteriore e dorso-ventrale (intorno all’asse ci sono 3 segmenti: capo, torace, addome ) dell’uovo.
geni a effetto materno che sono trascritti nelle cellule dell’ovaia che determinano i futuri assi corporei.
geni per la segmentazione stabiliscono la posizione di ogni cellula in un segmento rispetto agli assi corporei:
geni gap → organizzano le cellule lungo l’asse antero-posteriore, la mutazione di questi geni porta alla mancanza di segmenti
geni pair rule → dividono l’embrione in unità di cui ciascuno comprende due segmenti, la mutazione porta alla mancanza del secondo segmento
geni per la polarità dei segmenti → confini e l'organizzazione antero-posteriore, la mutazione porta alla formazione delle strutture posteriori speculiari.
geni Hox o geni omeotici → esprimono l’ordine per le cellule di un determinato segmento di produrre gli elementi appositi, come ad esempio alle cellule del capo la formazione degli occhi. La loro funzione si è scoperta grazie a delle mutazioni:
mutazioni omeotiche → mutazioni antennapedia sono cresciute le zampe al posto delle antenne → mutazioni bithorax è cresciuto un paio di ali in più
geni homeobox → è una sequenza di DNA di 180 paia di basi che codifica un polipeptide formato da 60 amminoacidi definito dominio omeotico, che riconosce una specifica sequenza di DNA del promotore dei geni che deve attivare. Quest geni sono presenti in tutte le specie animale, ciò significa che sono comparsi molto presto nella storia del regno animale.
apoptosi → è un processo che organizza la morte programmata di interi gruppi di cellule per fare in modo che l’organo assuma la sua forma corretta. Un esempio è la mano che senza l’apoptosi non avverrebbe la separazione delle dita, ma si otterrebbe una mano palmata.
Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo dei geni dello sviluppo nello sviluppo embrionale?
- Come contribuiscono i geni a effetto materno allo sviluppo della Drosophila?
- Quali sono le conseguenze delle mutazioni nei geni Hox nella Drosophila?
- Qual è l'importanza dell'apoptosi nello sviluppo embrionale?
I geni dello sviluppo controllano lo sviluppo dei fattori di trascrizione che agiscono sulle proteine coinvolte in molteplici eventi, come la proliferazione cellulare, il differenziamento cellulare e la morfogenesi.
I geni a effetto materno, trascritti nelle cellule dell’ovaia, determinano i futuri assi corporei dell’uovo, come l’asse antero-posteriore e dorso-ventrale.
Le mutazioni nei geni Hox, come le mutazioni antennapedia e bithorax, possono portare alla crescita di strutture inappropriate, come zampe al posto delle antenne o un paio di ali in più.
L'apoptosi è fondamentale per organizzare la morte programmata di gruppi di cellule, permettendo la corretta formazione degli organi, come la separazione delle dita nella mano.
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