Mutazioni genetiche - Tesina per tecnico chimico

Cromosomi e mutazioni cromosomiche

I riaggancia menti genici strutturali comprendono tutte quelle

mutazioni che alterano il genoma variando la struttura dei

( )

MUTAZIONI CROMOSOMICHE

cromosomi o il numero dei

( ).

MUTAZIONI GENOMICHE

cromosomi

Queste alterazioni sono normalmente una conseguenza di un errore

durante la divisione cellulare, nella meiosi o nella mitosi.

In tutte le cellule somatiche del nostro corpo sono presenti

46 cromosomi (23 coppie: 22 coppie omologhe e 1 coppia XY o

XX). Nei gameti (cellule uovo e spermatozoi) i cromosomi sono 23.

La parità dei cromosomi verrà ristabilita con la fecondazione, quindi il nascituro avrà 23 cromosomi della

madre e 23 del padre. Il cromosoma ha una forma a X. I due bracci vengono definiti cromatidi fratelli e sono

uniti al centro dal centromero.

mutazioni genomiche:

Si parla di mutazioni cariotipiche quando un organismo

DEI CROMOSOMI IN PIÙ O IN MENO RISPETTO AL

presenta

NORMALE . Se sono presenti interi pezzi cromosomici in più

EUPLODIA

o in meno rispetto al normale si parla di aberrante,

se invece è solo una parte del corredo genetico in eccesso

o in difetto l’anomalia è chiamata ANEUPLOIDIA .

Un esempio degli effetti di un’anomalia di questo genere è la

sindrome di Down.

Questa malattia è dovuta alla presenza di un cromosoma in più nel cariotipo.

La nascita di un individuo con questo tipo di aberrazione cromosomica avviene una volta su 700,

la probabilità di generare figli affetti della sindrome di down aumenta nelle donne con l’età.

Ritardo mentale, statura bassa, macroglossia

o lingua grossa, orecchie sporgenti, collo

grosso, sistema immunitario alterato, sistema

cardiocircolatorio e renale con frequenti

malformazioni, anomalie palmari ecc.. sono

questi i deficit fisici e psicologici di un

soggetto affetto dalla sindrome di Down.

9

mutazioni cromosomiche:

La seconda possibile alterazione a livello dei cromosomi consiste in una rottura ed in un riagganciamento

del materiale genetico. I riagganciamenti cromosomici possono essere di due tipi. Il primo può essere di

tipo bilanciato, quindi non si ha nessuna perdita e nessuna aggiunta di materiale cromosomico. Il secondo

può essere sbilanciato, quindi viene modificata la quantità totale di materiale genetico del cromosoma.

Le alterazioni a livello di un solo cromosoma possiamo avere:

DELEZIONE

 : cancellazione di una parte di materiale cromosomico;

DEFICIENZA

 : perdita di una piccolissima parte di cromosoma;

DUPLICAZIONE

 : viene ripetuto un pezzo di cromosoma;

INVERSIONE

 : il frammento ottenuto da due frammentazioni ruota di 180 gradi e si va inserire tra gli

altri due frammenti, ricostruendo così morfologicamente il cromosoma ma con sequenza genica

modificata.

Le alterazioni a livello di più cromosomi sono:

TRASLOCAZIONE SEMPLICE:

 sul cromosoma si inserisce un frammento diverso che si è staccato dal

cromosoma di appartenenza;

TRASLOCAZIONE DOPPIA

 : scambio di frammenti cromosomici tra due cromosomi non omologhi;

TRASLOCAZIONE MULTIPLA:

 trasferimento di più frammenti tra più cromosomi;

INSERZIONE:

 in seguito alla frammentazione di tre cromosomi avviene lo scambio di pezzi tra

cromosomi non omologhi.

Dato che la regolazione dell’attività di un gene dipende, in parte, dalla sua localizzazione nel genoma, le

mutazioni cromosomiche, hanno effetti estremamente drammatici, fortunatamente sono piuttosto rare.

Se queste mutazioni avvengono all'interno di cellule somatiche

produrranno delle neoplasie (tumori); se invece le mutazioni

colpiscono cellule germinali possono provocare le gravi

conseguenze che si sono viste precedentemente.

Le mutazioni all'interno delle cellule somatiche possono essere

silenti, ed in tal caso non provocano prodotti modificati, ma anche

essere incompatibili con la sopravvivenza della cellula.

Da un certo punto di vista, la morte cellulare sarebbe la soluzione

migliore, perché così si andrebbe ad eliminare l'eventuale

mutazione avvenuta e soprattutto si eviterebbe la trasmissione

dell'errore alle cellule figlie. Se la mutazione è andata ad alterare

dei prodotti genici che vanno ad influenzare la capacità di

differenziazione e proliferazione cellulare, questo tipo di

mutazione viene ereditata dalle cellule figlie; di conseguenza

prepara la cellula ad essere una cellula di tipo tumorale.

10

Effetti delle mutazioni genetiche

Gli effetti possono essere notevolmente diversi a seconda del tipo di mutazione e della posizione in

cui questa si verifica. Una mutazione se va a colpire un tratto di DNA che non codifica nessun

prodotto genico non porterà ad alcun effetto. Se la mutazione va invece ad alterare un tratto

codificante di DNA si ha allora una variazione del corrispettivo prodotto genico (proteina - RNA).

Gli effetti vengono classificati in :

 :

MUTAZIONE POSITIVA porta ad un vantaggio evolutivo

 :non porta a depotenziamenti della capacità riproduttiva dell’individuo

MUTAZIONE NEUTRA

 :rende più difficoltosa la riproduzione dell’individuo, il tipico

MUTAZIONE SEMILETALE esempio è quello

debilitano l’individuo rendendolo meno capace di riprodursi, senza però

delle malattie geniche, che

impedirglielo totalmente.

 :non permette all’individuo di raggiungere l’età

M UTAZIONE SUBLETALE

riproduttiva.

 M :

UTAZIONE LETALE Porta alla morte

dell’individuo in fase fetale. Nel 1979, un impiegato delle ferrovie dello

esempi di mutazioni positive: stato,originario de Limone sul Garda (foto), un

piccolo paese sulla riva occidentale del lago di Garda,

viene ricoverato in ospedale per accertamenti ed

esami di routine. I medici rimangono sbalorditi di

 M ’

UTAZIONE DELL APOLIPOPROTEINA fronte ai risultati delle analisi, in quanto il paziente

A A-1 A A-1 M :

PO IN PO ILANO ha colesterolo e trigliceridi con valori molto alti, ma

Tale mutazione conferisce agli abitanti può godere di salute di ferro e nessun danno

rilevabile alle coronarie. Ciò incuriosisce tutta la

di Limone sul Garda (portatori di questa comunità scientifica che scopre nel sangue del

mutazione) un’innata resistenza agli effetti paziente,del padre e della figlia dello stesso , una

dannosi del"colesterolo cattivo", proteina anomala, batezzata apolipoproteina

dei trigliceridi elevati nel sangue. un vero e proprio “elisir di lunga

,

Apo A-1 Milano

Questa proteina mutata ha conferito, inoltre, vita”.La proteina è in grado di sciogliere le placche

agli abitanti del paese un'estrema longevità, nelle coronarie provocate dal colesterolo,

una dozzina di residenti ha superato i 100 anni responsabili di artereosclerosi,infarto e ictus, prima

causa di morte al mondo. I grassi delle arterie

(su circa un migliaio di abitanti). vengono sciolti e convogliati al fegato, che poi si

 T :

OLLERANZA AL LATTOSIO incarica di eliminarli. Questa proteina mutata, ha

Permette la digeribilità del latte e degli conferito ,inoltre agli abitanti del paese un’estrema

alimenti che lo contengono, è derivata longevità, una dozzina di residenti ha superato i 100

anni(su circa un migliaio di abitanti).

secondo i genetisti da una mutazione

favorevole avvenuta circa 10.000 anni fa

che colpì gli uomini

che abitavano la zona del Caucaso. È un chiaro esempio di mutazione favorevole

che, in quanto tale, si è presto diffusa rapidamente nella popolazione: ad oggi

solo una parte della popolazione umana soffre di intolleranza per questa

sostanza. Ulteriori dimostrazioni derivano dal fatto che popoli che abitarono

zone lontane dall'origine della mutazione, come Asiatici e Africani, e che non

vennero in stretto contatto con i caucasici, presentano oggi una maggiore

diffusione dell'intolleranza al lattosio.

11

esempi di mutazioni negative:

 I M

L GATTO ANX si è sviluppato a seguito di

un'alta frequenza di accoppiamento tra

individui della stessa specie. La mutazione

provoca oltre all'assenza di coda anomalie

nella struttura scheletrica. Originario dell’isola di Man, nel Mar d’Irlanda è

Il gene è dominante ma si manifesta con circondato da leggende affascinanti. Si racconta, che

diversa espressività. Gli individui questo micio un tempo avesse la coda, bella e folta.

Ma quando ci fu il Diluvio Universale, il gatto arrivò in

omozigoti dominanti non sopravvivono e ritardo all’Arca di Noè, proprio quando le porte si

muoiono quando sono ancora nello stato stavano chiudendo, per non restare a terra fece un

di feto nell'utero materno. gran balzo , entrò nell’Arca ma in quel momento la

 porta si chiuse e gli mozzo la coda.

I :

L DALTONISMO che ha tra le varie cause Purtroppo la realtà è ben più triste; la causa della

possibili quelle geniche, dovute a sua conformazione fisica è dovuta ad una mutazione

mutazione sui geni che codificano proteine genetica avvenuta nell’isola di Man, che si è

conservata grazie ai continui incroci tra

per fotorecettori. consanguinei, inevitabili in uno spazio ristretto come

 L’ ANEMIA FALCIFORME : è una malattia quello di un’isola. Gli storici ritengono che ad

genetica del sangue, introdurli nell’sola irlandese furono gli spagnoli nel

1588 quando una loro nave, contenente alcuni gatti

così definita per la senza coda, naufragò nei dintorni. Così segregata,la

caratteristica forma a razza si selezionò naturalmente. A causa del gene che

falce assunta, provoca la mutazione le femmine producono

cucciolate di pochi soggetti,la mutazione è

in particolari semi-letale,ciò vuol dire che rimangono in vita solo i

circostanze, cuccioli che ereditano solo un gene mutato, mentre

dai globuli rossi del l’altro gene della coppia è quello della coda normale.

malato.

Questa peculiarità è in

contrasto con la tipica sagoma a disco biconcavo, elastica e facilmente

deformabile che permette di transitare nel ristretto volume dei capillari

sanguigni.

Nell'anemia falciforme, invece, compaiono in circolo globuli rossi anomali,

spigolosi e facilmente aggregabili (vedi figura). Queste caratteristiche

rappresentano un grosso ostacolo al normale transito degli eritrociti all'interno

dei vasi capillari e favoriscono la formazione di ingorghi alla circolazione.

 ’

L ALBINISMO :dovuto alla disfunzione genetica dovuta alla mutazione del gene per la melanina.

mutazioni per scopi commerciali:

Le mutazioni indotte sono utilizzate al giorno d’oggi per la selezione di organismi mutati con caratteristiche

vantaggiose per il mercato. Sono pratiche utilizzate principalmente in agricoltura e rivolte verso organismi

vegetali. Un esempio sono la produzione di specie con corredo cromosomico in più del normale e dispari. Le

banane che troviamo in commercio sono triploidi invece di diploidi. Lo scopo è ottenere piante con frutti

privi di Semi. 12

Trasferimento genico

Pezzi consistenti di DNA di un organismo estraneo attraverso delle tecniche particolari vengono trasferiti

all’interno di una nuova cellula che non è discendente. Questo evento è normale negli organismi

eucarioti e avviene attraverso la riproduzione sessuata.

batteri l’acquisizione di DNA eterologo avviene attraverso TRE MECCANISMI

Nei distinti:

 acquisizione di DNA libero dall’ambiente

T

RASFORMAZIONE :

 processo di trasferimento di DNA da una cellula all’altra mediato da

C :

ONIUGAZIONE

Plasmidi

 processo di trasferimento di DNA da una cellula all’altra mediato da

T :

RASDUZIONE

batteriofagi Trasformazione :Solo alcune specie batteriche

possono acquisire DNA estraneo dall'ambiente.

Molte specie batteriche non naturalmente competenti

possono essere trasformate artificialmente in laboratorio.

Per fare ciò, bisogna permettere alle molecole di DNA di

attraversare la membrana rendendola temporaneamente

permeabile. Ciò si può fare mediante metodi chimici,

utilizzando una soluzione di cloruro di calcio (CaCl2).

Il processo:

So lo alcune specie batteriche possono acquisire DNA estraneo

dall'ambiente,e vengono dette "naturalmente competenti".

Molte specie batteriche non naturalmente competenti possono

essere trasformate artificialmente in laboratorio. Per fare ciò,

bisogna permettere alle molecole di DNA di attraversare la

membrana rendendola temporaneamente permeabile.

Ciò si può fare mediante metodi chimici (CaCl2).