Concetti Chiave
- La ricombinazione genetica negli organismi diploidi avviene durante la meiosi, generando variabilità genetica e nuove combinazioni alleliche che possono aumentare la sopravvivenza e la riproduttività.
- Nei batteri aploidi, la ricombinazione può verificarsi temporaneamente in uno stato di diploidia parziale, nonostante la loro riproduzione asessuata.
- Le mutazioni nei batteri includono perdita della capacità di sintetizzare sostanze essenziali, resistenza agli antibiotici e variazioni nella forma, tra le altre.
- Il terreno minimo per i batteri prototrofi contiene solo i nutrienti necessari per la crescita, mentre il terreno completo include tutte le sostanze necessarie per i batteri auxotrofi.
- La piastratura delle repliche consente di identificare mutanti auxotrofi trasferendo cellule da colonie su terreni con e senza leucina, evidenziando la crescita dei mutanti leu- solo sul terreno arricchito.
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
- Qual è il ruolo della ricombinazione genetica negli organismi diploidi?
- Come avviene la ricombinazione nei batteri, nonostante siano aploidi?
- Quali sono le mutazioni più comuni nei batteri?
- Cosa distingue un terreno di coltura minimo da uno completo?
- Come si studia la sintesi della leucina nei batteri?
La ricombinazione genetica negli organismi diploidi, che avviene durante la meiosi, è fondamentale per generare variabilità genetica, creando nuove combinazioni alleliche che possono aumentare la sopravvivenza e la capacità riproduttiva dell'organismo.
Anche se i batteri sono aploidi e si riproducono asessualmente, possono sperimentare ricombinazione quando si trovano temporaneamente in uno stato di diploidia parziale per alcuni geni.
Le mutazioni più frequenti nei batteri includono la perdita della capacità di sintetizzare sostanze essenziali, la resistenza agli antibiotici, variazioni nella forma o pigmentazione, e la capacità di resistere agli attacchi virali.
Un terreno di coltura minimo contiene solo i nutrienti essenziali per i batteri prototrofi, mentre un terreno completo include tutte le sostanze necessarie per la crescita e la riproduzione anche dei batteri auxotrofi.
Per studiare la sintesi della leucina, si utilizzano batteri auxotrofi leu- su terreni con e senza leucina. I batteri leu- cresceranno solo sul terreno arricchito, permettendo di identificare le colonie mutanti.
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